基于DSP的樂曲播放器

1、設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書課題課題課題 課題名稱名稱名稱名稱 基于DSP的MP3播放器設(shè)計 設(shè)計設(shè)計設(shè)計 設(shè)計目的目的目的目的1. 了解MP3播放器系統(tǒng)的功能；2.理解DSP應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本思路及方法；3.練習(xí)使用匯編語言編 寫應(yīng)用程序的基本步驟；4.學(xué)習(xí)軟件開發(fā)過程及資料收集與整 理，學(xué)會撰寫課程設(shè)計報告；5.學(xué)會對所學(xué)知識進行總結(jié)與提 高；實驗實驗實驗實驗 環(huán)境環(huán)境環(huán)境環(huán)境1. Windows 2000以上操作系統(tǒng)；2. CCS開發(fā)環(huán)境；任務(wù)任務(wù)任務(wù)任務(wù)要求要求要求要求1.利用課余時間去圖書館或上網(wǎng)查閱課題相關(guān)資料，深入理解課題含義及設(shè)計要求，注意材料收集與整理；2.在第1

2、8 周末之前完成預(yù)設(shè)計，并請指導(dǎo)教師審查。通過后方可進行下一步工作；3.按指導(dǎo)書要求設(shè)計軟件，實現(xiàn)設(shè)計的功能，并顯示 正確的結(jié)果；4.要求形成穩(wěn)定的程序軟件，可以運行，方可申 請參加答辯；工作進度計劃工作進度計劃工作進度計劃工作進度 計劃 序號序號序號序號 起止日期起止日期起止日期起止日期工 工工工 作作作作 內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi) 容容容容12011.6.272011.6.28在預(yù)設(shè)計的基礎(chǔ)上，進一步查閱資料，完成硬件電路設(shè)計。2 2011.6.282011.6.29編寫軟件代碼，調(diào)試與完善。3 2011.6.292011.6.30測試程序，優(yōu)化代碼，增強功能，撰寫課程設(shè)計報告。4 2011.6.3020

3、11.7.1提交軟件代碼、硬件電路成果和設(shè)計報告，參加答辯。指導(dǎo)教指導(dǎo)教指導(dǎo) 教指導(dǎo)教師師師師（簽章簽章簽章簽章）：）： ）：）：年年年年月月月月 日日日日 摘要：在當(dāng)今這個信息、科技高速發(fā)展的數(shù)字化時代，數(shù)字信號處理技術(shù)逐步體現(xiàn)出它的優(yōu)勢與拓展空間。越來越多的電子產(chǎn)品將數(shù)字信號處理作為技術(shù)核心，并廣泛應(yīng)用于控制、通信、圖像處理等各個領(lǐng)域。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，基于DSP的MP3播放器設(shè)計 的這一課題也就如期而至，在這次接近實踐的實習(xí)中我們將針對 DSP的硬件實現(xiàn)原理和其結(jié)構(gòu)特點，利用匯編語言設(shè)計相應(yīng)的代碼 來實現(xiàn)預(yù)期目的中所要達到的MP3播放器各項功能。與此同時，針 對DSP的MP3解碼問題

4、的理解和解決也成為了我們這次設(shè)計中需要 克服的最大難題。相比專用芯片的MP3解碼，采用DSP芯片進行軟 解碼的靈活性、可移植性、通用性等都具有很大優(yōu)勢。實習(xí)中需 要用PROTEL軟件對外圍電路進行設(shè)計和繪制，利用CCS軟件進行匯 編程序的編譯和調(diào)試，在軟硬件設(shè)計完成后將其結(jié)合進行仿真完 成設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；MP3；解碼；PROTEL 目錄目錄目錄目錄1課題綜述1 1.1課題來源11.2課題意義11.3預(yù)期目標(biāo)12系統(tǒng)分析1 2.1涉及到的基礎(chǔ)知識1 2.2解決問題的基本思路4 2.3軟件分析4 2.4硬件分析4 2.5總體方案43系統(tǒng)設(shè)計5 3.1軟件設(shè)計74電路設(shè)計10 4.1

5、電源電路10 4.2 FLASH存儲器電路11 4.3 USB 接口電路12 4.4 PCB 圖13 5系統(tǒng)仿真與調(diào)試.13總結(jié)16參考文獻17DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告11課題綜述課題綜述課題綜述課題綜述1.1課題來源課題來源課題 來源課題來源DSP應(yīng)用的快速發(fā)展為數(shù)字信息產(chǎn)品帶來廣闊的發(fā) 展空間，并將支持通信、計算機和消費類電子產(chǎn)品的數(shù)字化融合 。與此同時，數(shù)字編解碼及壓縮技術(shù)也不斷進步，在對于音視頻 處理領(lǐng)域也成了當(dāng)前的熱點之一。MP3在這時也應(yīng)運而生，成為了 當(dāng)今科技時尚潮流的代名詞，各種手持娛樂終端、消費類電子產(chǎn) 品中對于MP3播放器的功能，也是風(fēng)靡一時。而對于MP3的壓縮解 碼器

6、技術(shù)理所應(yīng)當(dāng)?shù)某蔀榱宋覀儗嵙?xí)的最好課題。1.2課題意義 課題意義課題意義課題意義隨著各種MP3的不斷更新?lián)Q代，對于 MP3的壓縮編碼解碼的要求也就越來越高，本課題采用基于DSP技 術(shù)下的MP3播放器，采用慢速大容量外存加高速小容量外存的組合 方式，音樂文件先從慢速外存下載至高速外存再載入DSP的高速 RAM，下載一部分處理一部分的工作方式，充分體現(xiàn)了當(dāng)今時代對 MP3功能的需求。而研究如何將DSP技術(shù)和MP3有機的結(jié)合就成為了 我們這次實習(xí)的重要意義所在。1.3預(yù)期目標(biāo)預(yù)期目標(biāo)預(yù)期目標(biāo) 預(yù)期目標(biāo)通過對軟硬件的設(shè)計，使基于DSP的MP3播放器實現(xiàn)播放 、搜索、音量控制、暫停、刪除、鎖定、瀏覽、停

7、止、關(guān)機、播 放模式控制、音場選擇等功能模塊。并針對其不同的功能設(shè)定不 同的快捷鍵來方便使用。1.4面對問題面對問題面對問題面對問 題 在這次設(shè)計過程中，我們需要解決基于DSP芯片上的MP3軟件設(shè) 計和硬件設(shè)計兩大部分。對于軟件部分，要利用匯編語言來實現(xiàn) 其解碼功能，并最終和其各項功能結(jié)合在一起。硬件部分的難點 是合理的將各模塊的DSP芯片有機的連接起來。2系統(tǒng)分析系統(tǒng) 分析系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析2.1涉及到的基礎(chǔ)知識涉及到的基礎(chǔ)知識 涉及到的基礎(chǔ)知識涉及到的基礎(chǔ)知識2.1.1 MP3 MP3全稱是動態(tài) 影像專家壓縮標(biāo)準(zhǔn)音頻層面3 （Moving Picture Experts Group Audi

8、oDSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告2Layer III）。是當(dāng)今 較流行的一種數(shù)字音頻編碼和有損壓縮格式，它設(shè)計用來大幅度 地降低音頻數(shù)據(jù)量，而對于大多數(shù)用戶來說重放的音質(zhì)與最初的 不壓縮音頻相比沒有明顯的下降。它是在1991年由位于德國埃爾 朗根的研究組織Fraunhofer-Gesellschaft的一組工程師發(fā)明和 標(biāo)準(zhǔn)化的。MP3也是一個數(shù)據(jù)壓縮格式。它丟棄掉脈沖編碼調(diào)制（PCM）音頻數(shù)據(jù)中對人類聽覺不重要的數(shù)據(jù)（類似于JPEG是一個 有損圖像壓縮），從而達到了小得多的文件大小。在MP3中使用了 許多技術(shù)其中包括心理聲學(xué)以確定音頻的哪一部分可以丟棄。MP3 音頻可以按照不同的位速進行壓縮，

9、提供了在數(shù)據(jù)大小和聲音質(zhì) 量之間進行權(quán)衡的一個范圍。2.1.2 DSP數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing,簡稱 DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計 算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到 迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或 提取信息，來處理現(xiàn)實信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到 極為廣泛的應(yīng)用。DSP的優(yōu)點：對元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響小；容易實現(xiàn)集成；VLSI可以分時復(fù)用， 共享處理器；方便調(diào)

10、整處理器的系數(shù)實現(xiàn)自適應(yīng)濾波；可實現(xiàn)模 擬處理不能實現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級聯(lián)、易于 存儲等；可用于頻率非常低的信號。DSP的缺點：需要模數(shù)轉(zhuǎn)換 ；受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限；數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有 源器件構(gòu)成，沒有無源設(shè)備可靠。但是其優(yōu)點遠遠超過缺點。2.1.3 PDIUSBD12 PDIUSBD12是一款性價比很高的USB器件。它通 常用作微控制器系統(tǒng)中實現(xiàn)與微控制器進行通信的高速通用并行接口，它還支持本地的DMA傳輸；這種實現(xiàn)USB接口的標(biāo)準(zhǔn)組件使 得設(shè)計者可以在各種不同類型微控制器中選擇出最合適的微控制 器；這種靈活性減小了開發(fā)的時間、風(fēng)險以及費用（通過使用已 有的結(jié)構(gòu)

11、和減少固件上的投資）從而用最快捷的方法實現(xiàn)最經(jīng)濟的USB外設(shè)的解決方案；PDIUSBD12完全符合USB1.1版的規(guī)范， 它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格：成像類、海量存儲器件、通信 器件、打印設(shè)備以及人機接口設(shè)備。同樣，地PDIUSBD12理想地適 用于許多外設(shè)，例如：打印機、掃描儀、外部的存儲設(shè)備（Zip 驅(qū)動器）和數(shù)碼相機等等。它使得當(dāng)前使用SCSI的系統(tǒng)可以立即 降低成本；DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告3PDIUSBD12所具有 的低掛起功耗連同LazyClock輸出可以滿足使用ACPI、OnNOW和 USB電源管理的要求。低的操作功耗可以應(yīng)用于使用總線供電的外 設(shè)；此外它還集成了許多特性，

12、包括SoftConnetTM、GoodLinkTM、可編程時鐘輸出、低頻晶振和終止寄存器集合。所 有這些特性都為系統(tǒng)顯著節(jié)約了成本，同時使USB功能在外設(shè)上的 應(yīng)用變得容易。PDIUSBD12引腳圖如圖2-1所示。圖2-1PDIUSBD12芯片引腳圖D0口7:雙向8位數(shù)據(jù)線；ALE:地址鎖存使能信號CLKOUT：可編程時鐘輸出；/INT: PDIUSBD12中斷輸出；D-: USB D-數(shù)據(jù)線；D+: USB D+數(shù)據(jù)線。2.1.4 SDRAM SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)同步動 態(tài)隨機存儲器，同步是指Memory工作需要同步時

13、鐘，內(nèi)部的命令 的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以它為基準(zhǔn)；動態(tài)是指存儲陣列需要不斷 的刷新來保證數(shù)據(jù)不丟失；隨機是指數(shù)據(jù)不是線性依次存儲，而 是自由指定地址進行數(shù)據(jù)讀寫。SDRAM從發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了四 代，分別是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM。DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告42.2解決問題的基本思路解決問題的基本思路解決問題的基本思 路解決問題的基本思路從基礎(chǔ)出發(fā)，不難看出對于本次課程設(shè)計 我們需要從兩方面考慮，一方面是對于軟件的設(shè)計，另一方面是 其硬件問題的解決。對于軟、硬件的問題我們需要先分析其設(shè)計 的要求，并根據(jù)其設(shè)計

14、要求具體設(shè)計方案，分派任務(wù)，將一項工 程分而治之，各個擊破。即化整為零，整理妥當(dāng)后在合二為一的 綜合設(shè)計思路。因為MP3的編碼系統(tǒng)和各實現(xiàn)模塊電路在本次設(shè)計 中是重點，也是難點，所以對于這部分的工作還是要做到細致入 微的才行。2.3軟件分析軟件分析軟件分析軟件分析通過系統(tǒng)的軟件要實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中讀取MP3碼流數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)讀取 的速度滿足系統(tǒng)的需要；能夠正確定位MP3文件數(shù)據(jù)的地址和文件 長度，為后期進行歌曲選擇打下基礎(chǔ)；與此同時，對MP3碼流進行 解碼，并且以所需要的格式和方式輸出。解碼算法要在目標(biāo)系統(tǒng) 中實現(xiàn)，因此，不但要保證算法的正確性，也要保證算法的適應(yīng) 性，充分利用目標(biāo)系統(tǒng)性能特

15、性，并滿足系統(tǒng)的運算速度要求； 最后，要能正確協(xié)調(diào)硬件各個模塊的工作，提供正確的芯片控制信號2.4硬件分析硬件分析硬件分析硬件分析對于MP3播放器的系統(tǒng)分析除了軟件分析，當(dāng)然還有對其硬件的分析。首先，做 出的硬件要能夠?qū)P3碼流進行解碼，從MP3格式恢復(fù)成PCM碼流。 系統(tǒng)應(yīng)該能夠保證解碼過程的正確性，并能夠滿足解碼算法在實 現(xiàn)過程中所需要的存儲空間、計算速度等需求；而且可以存儲一 定量的MP3碼流文件，供解碼系統(tǒng)使用。在系統(tǒng)初步實現(xiàn)時，存儲 的碼流長度至少要保證能夠從主觀上感受到音頻信號解碼的效果；在解碼后輸出的PCM碼流通過揚聲設(shè)備，如耳機、音箱等播放出 來，這樣才能夠從直觀上判斷解碼的

16、效果，并且方便后期在使用 該系統(tǒng)方案時進行直觀性能評價和直接應(yīng)用；最后，能夠滿足系 統(tǒng)的功率要求。一般情況下，對于電子類便攜式系統(tǒng)，或者嵌入 式應(yīng)用方案來說，系統(tǒng)的功耗要比較低，用電池供電能夠滿足系 統(tǒng)的工作需要。2.5總體方案總體方案總體方案總體方案對于 本次課程設(shè)計，我們將設(shè)計的工作分為兩個部分：即硬件系統(tǒng)部 分和軟件系統(tǒng)部分。其中硬件系統(tǒng)主要包括主譯碼模塊、控制模 塊、模擬音頻模塊、電源模塊等。軟件系統(tǒng)主要實現(xiàn)MP3解碼算法 ，存儲器訪問控制，MP3文件播放控制等功能。系統(tǒng)總體設(shè)計如圖 2-2所示。DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告5圖2-2總體設(shè)計 圖3系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計3.1

17、軟件設(shè)計軟件設(shè) 計軟件設(shè)計軟件設(shè)計考慮到MP3解碼軟件的復(fù)雜度和可讀性，整 個解碼軟件采用DSP C語言編寫。DSP C語言具有與標(biāo)準(zhǔn)ANSI C語 言相同的語法特點，同時還和DSP硬件相結(jié)合，能夠直接控制DSP 的在片或外圍設(shè)備資源。隨著信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，DSP的C 語言編譯器編譯效率也越來越高，54X系列的C語言編譯器效率能 達到60%70%, 6000系列的編譯器效率高達80%。所以用C語言來對DSP進行編程是必然的趨勢。MP3解碼算法雖然復(fù)雜，但是整 個解碼過程分為各個模塊進行，各個模塊之間相對比較獨立。在 整個解碼軟件的設(shè)計過程中，對各個模塊采用子函數(shù)的方式，各 個模塊間的聯(lián)系

18、表現(xiàn)為函數(shù)的參數(shù)傳遞。整個解碼軟件由一個主 函數(shù)控制，調(diào)度各個模塊的有序運行。軟件系統(tǒng)設(shè)計方案是用 DSP軟件實現(xiàn)MP3解碼算法功能，并完成相應(yīng)的接口訪問功能，包 括控制子系統(tǒng)和MP3子系統(tǒng)兩部分?？刂谱酉到y(tǒng)包括通用驅(qū)動、FLASH文件系統(tǒng)、HPI驅(qū)動等部分；MP3子系統(tǒng)包括HPI驅(qū)動、MP3解 碼、輸出均衡、D/A轉(zhuǎn)換DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告6等部 分。軟件功能設(shè)計原理如圖3-1所示。 圖3-1 MP3軟件系統(tǒng)設(shè)計 圖3.2硬硬硬硬件設(shè)計件設(shè)計件設(shè)計件設(shè)計對于硬件平臺設(shè)計 的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2所示。圖3-2硬件平臺結(jié)構(gòu)圖從結(jié)構(gòu)圖可以看出，整個硬件平臺分為以下幾個部分：核心處理器TMS32

19、0VC5416，用來執(zhí)行MP3解碼程序以及一些控制功能?？删?程邏輯芯片CPLD，作為各個模塊間的接口，包括地址譯碼、時序 控制及格式轉(zhuǎn)換等功能。存儲器模塊，包括程序存儲器、大容量 與非數(shù)據(jù)存儲器，程序存儲器為FLASH器件，用來存儲DSP的可執(zhí) 行程序，上電后加載到DSP內(nèi)部程序空間運行解碼程序，數(shù)DSP 技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告7據(jù)存儲器用來存儲MP3數(shù)據(jù)。音頻 CODEC，用來對DSP輸入/輸出地音頻流進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，播放MP3音 樂。與PC機的接口，即USB接口，用來傳送大容量MP3數(shù)據(jù)。電 源，用來給整個電路板供電。整個硬件平臺的工作流程如下：首 先通過串口或USB接口從PC機中下載MP

20、3數(shù)據(jù)，存儲在大容量數(shù)據(jù) 存儲器中。DSP讀取存儲器中的數(shù)據(jù)進行解碼，還原出PCM信號， 再通過DSP的緩沖串口送到音頻CODEC，最終播放出MP3音樂。3.3程序代碼程序代碼程序代碼程序代碼.title"CVSDcoder.asm" .mmregs STACK .usect "STACK",10h .global Init,Begin DeltaMax .set 1280h DeltaMin .set 65h Beta.set 99hDelta0CVSD .set 10h.data TBL:.word0,1,0 .bss ThreeJudge,3 .b

21、ss InData,1 .bss OutData,1 .bss DeltaCVSD,1 .bss ValPreCVSD,1 .text Init: STM#ThreeJudge,AR5 ;將 ThreeJudge 的地址賦給 AR5 RPT#3;重復(fù)執(zhí)行以下指令3次 MVPDTBL,*AR5+;將TBL的數(shù)據(jù)賦給AR5指定的地址空間STM#ThreeJudge,AR5 ;將 ThreeJudge 的地址賦給 AR5 ST#20,*(DeltaCVSD);將立即數(shù) 20 賦給 DeltaCVSD ST#0,* (ValPreCVSD);將立即數(shù)0賦給ValPreCVSDDSP技術(shù)及應(yīng)用 課程設(shè)計

22、報告8 ST#100,*(InData);將立即數(shù)100賦給InData Begin: LD *(InData),A ;將 InData 的內(nèi)容賦給 A STLM A,AR1;將 InData 的內(nèi)容賦給 AR1 LD *(ValPreCVSD),A ;將 ValPreCVSD 的地址賦給 A STLM A,AR0;將 ValPreCVSD 的內(nèi)容賦給 AR0 CMPR LT,AR1 ;AR1- AR0，小于零置TC位為1 BC DiffNeg,TC ;TC=1跳轉(zhuǎn)到 DiffNeg STM#1,*AR5+ ;ThreeJudgeCVSD0=1 ST#1,*(OutData);OutData=

23、1;判斷三連碼 LD#1,AAND*AR5+,A AND*AR5+,A BC L1,ANEQ;A 不等于零，人二1(三連碼)跳轉(zhuǎn)到 L1 STM#DeltaCVSD,AR6 ;將 DeltaCVSD 賦 給 A STM#Beta,T;將 Beta 賦給 T MPY AR6,A;DeltaCVSD*=Beta; B L2 L1: LD#DeltaCVSD,A ;將DeltaCVSD 賦給 A STM#Delta0CVSD,AR3 ;將 Delta0CVSD 賦給AR3 ADD AR3,A;DeltaCVSD+=Delta0CVSD;判斷Delta是否超出最大值L2: STM#DeltaMax,A

24、R0;將 DeltaMax 賦給 AR0 STL A,AR4;A 的低 16 位賦給 AR4CMPR LT,AR4 ;AR4小于AR0,沒有超出最大值，置TC為 BCL3,TC;沒有超出最大值，跳轉(zhuǎn) LD AR0,A;如果超出最大值，置A為AR0，即最大值；判斷Delta 是否超出最小值 L3:STM#DeltaMin,AR0 ;將 DeltaMin 賦 給 AR0 STL A,AR4;A 的低 16 位賦給 AR4 CMPRGT,AR4 ;AR4大于AR0，沒有超出最小值，置TC為 BCL4,TC;沒有超出最小值，跳轉(zhuǎn)DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告9 LD AR0,A;如果超出最小值，置A為A

25、R0，即最小值L4:STL A,*(DeltaCVSD);將A的低16位值賦給DeltaCVSD STM#ValPreCVSD,AR4 ;將 ValPreCVSD 的地址賦給AR4 ADD*AR4,A;AR4所指向的內(nèi)容與A相加 STL A,*(ValPreCVSD);將 A 低 16 位值賦給 ValPreCVSD B endingDiffNeg:STM#0,*AR5+ ;ThreeJudgeCVSD0=0; ST#0,*(OutData) ;OutData=0;判斷三連碼LD#0,A ADD*AR5+,A ADD*AR5+,A BC L5,ANEQ ;A 不為零(非三連碼)跳轉(zhuǎn)到 L5 L

26、D#DeltaCVSD,A STM#Delta0CVSD,AR3;ADD AR3,A;DeltaCVSD+=Delta0CVSD; B L6L5:STM#DeltaCVSD,AR6 STM#Beta,T MPY AR6,A ;DeltaCVSD*=Beta; L6:STM#DeltaMax,AR0 STL A,AR4 CMPRLT,AR4;AR4 小于 AR0，g TC 為 1 BC L7,TC;沒有超出最大值 LD AR0,A L7:STM#DeltaMin,AR0 CMPR GT,AR4；沒有超出最;AR4 大于 AR0,g TC 為 1 BC L8,TC小值 LD AR0,A L8:ST

27、L A,*(DeltaCVSD) STL A,AR4DSP 技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告10 STM#ValPreCVSD,AR6 LD*(AR6),ASUB AR4,A STL A,*(ValPreCVSD) ending:STL A,*(ValPreCVSD) .END 4電路設(shè)計電路設(shè)計電路設(shè)計電路設(shè)計4.1電源電路電源電路電源電路電源電路TMS320VC5416的內(nèi)核電壓典型值為1.26V,電壓范圍為1.11.8V；外部接口電壓典型值為3.3V,電壓范圍為3.03.6V。另外單片機需+5V供電；電平轉(zhuǎn)換電路需3.3V供電；故電源系統(tǒng)有5V、3.3V和1.26V四種電壓。電系統(tǒng)的5V電壓由外部

28、穩(wěn)壓電源供給；3.3V和1.26V由系統(tǒng)內(nèi)部線性電壓調(diào)節(jié)器提供。采用TPS70348線性調(diào)壓電路芯片，能滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。TPS70348為雙輸出低漏電壓調(diào)整器，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)功能；3.3V/1.26V可調(diào)電壓輸出；輸出電流范圍為01A；200ms延遲的雙通道上電復(fù)位；熱關(guān)斷保護；超低靜態(tài)電流，典型值為80uA；關(guān)斷電流為1uA。采用TPS70348構(gòu)成的電源電路如圖4-1所示。從外部穩(wěn)壓電源引入5V電壓。+5V電壓一方面輸入給TPS70348,經(jīng)TPS70348后輸出電壓1.26V和3.3V另一方面又直接供給內(nèi)核電源。 圖4-1電源電路圖DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告11 4.2 FLASH

29、存儲器存儲器存儲器存儲器電路電路電路電路DSP與FLASH是主從關(guān)系，由DSP的相關(guān)輸出管腳控制FLASH的擦除和讀寫。其中，A0 一 A18為地址線，DOD7為數(shù)據(jù)線。FLASH用于存放引導(dǎo)程序段和用戶代碼，由DSP軟件編程來寫入。當(dāng)系統(tǒng)脫機加電時，DSP首先從外部FLASH指定的引導(dǎo)程序段的起始位置處 開始執(zhí)行引導(dǎo)裝載。所謂引導(dǎo)裝載，就是將原先存儲在FLASH中的用戶代碼移植到DSP內(nèi)部的高速執(zhí)行單元，然后將程序指針設(shè)置為用戶代碼的起始地址。這樣，接下來就可以利用DSP資源高速執(zhí)行用戶代碼了。對于MP3解碼器而言，存儲容量是非常關(guān)鍵的問題， 一首4分鐘的MP3約占4M字節(jié)，因此需要大容量存

30、儲器來存儲這些 數(shù)據(jù)。由于本系統(tǒng)DSP采用ROM加載方式，在上電復(fù)位之后首先將 CE1空間的程序代碼搬到片內(nèi)地址O處開始運行，因此FLASH主要分 配至1DSP的外部CE1空間。為使DSP能夠正確地從FLASH引導(dǎo)并加載 程序，還需配置相應(yīng)的引腳。由于DSP提供了與FLASH的無縫接口 ，因此設(shè)計FLASH的接口電路就變得相對較簡單。其模塊電路圖如 下圖所示。圖4-2 FLASH存儲器模塊電路圖DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告124.3 USB接口電路接口電路接口電路接口電路為 了實現(xiàn)從PC端高速地下載數(shù)據(jù)，我們采用Philips公司的PDIUSBD12芯片做為橋接芯片，它完全符合USBl. 1標(biāo)

31、準(zhǔn)，同時內(nèi) 部集成320字節(jié)多結(jié)構(gòu)FIFO存儲器，主要通過RD讀信號，WR寫信號 ，/CS片選，AO地址標(biāo)志位，ALE地址鎖存，DO. D7數(shù)據(jù)線來實現(xiàn) 與DSP的接口。為了能和不同類型微處理器接口，PDIUSBDl2的AO 和ALE可有兩種不同設(shè)置方式：當(dāng)ALE=0,表示數(shù)據(jù)線和地址線分 開，此時AO=0,傳送數(shù)據(jù)；A0=I,傳送指令。當(dāng)AO=1,表示數(shù)據(jù) 線和地址線復(fù)用，此時ALE的下降沿就用來鎖存地址信息。USB芯 片和DSP的接口采用第一種方式，如圖4-3所示，通過AO的設(shè)置來 確定I/O總線上傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)或者指令內(nèi)容。對USBDl2的操作也是 通過模擬它的讀寫時序來完成的。USB芯片

32、與DSP及PC的連接如圖 4-3所示，其中DO. D7、A0、INT USB連接到DSP的相應(yīng)管腳。 圖4-3 USB接口電路圖DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告134.4PCB圖圖圖圖 圖4-4 PCB圖5系統(tǒng)仿真與調(diào)試系統(tǒng)仿真與調(diào)試 系統(tǒng)仿真與調(diào)試系統(tǒng)仿真與調(diào)試整個硬件平臺經(jīng)過原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計及硬件制版后，就要進行系統(tǒng)的調(diào)試。調(diào)試的目的是保證平臺各部分模塊的正常運作，為MP3播放器功能的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)。硬件的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計要求。先排除 硬件故障，包括設(shè)計性錯誤和工藝性障礙。一般原則是先靜態(tài)后 動態(tài)。利用萬用表或邏輯測試儀器，檢查電路中的各器件以及引 腳是否連接正確，是

33、否有短路障礙。若這些都沒問題，則可上電 調(diào)試。在串口調(diào)試過程中，采用串口與閃存聯(lián)合調(diào)試的方法，對 串口接收到的數(shù)據(jù)直接存入閃存中。對串口的調(diào)試主要是對寄存 器的編程配置。對寄存器的編程主要包括兩部分：初始化和數(shù)據(jù) 收發(fā)。初始化編程主要完成對其工作模式的設(shè)定及內(nèi)部寄存器的 設(shè)置；對于數(shù)據(jù)的收發(fā)，一般采用中斷方式，并且在每次收發(fā)數(shù) 據(jù)時，都要通過握手DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告14信號來 判斷通信鏈路的當(dāng)前狀態(tài)，以確保通信的可靠性。寄存器初始化 完畢后，便可從PC機接收數(shù)據(jù)。PC端的軟件采用串口調(diào)試，可以 發(fā)送或接收任意字節(jié)的數(shù)據(jù)。調(diào)試開始時，首先對串口芯片進行 初始化，然后再對閃存進行塊擦除；擦

34、除成功后，PC端開始發(fā)送 MP3數(shù)據(jù)，寄存器接收串行數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后，以中斷的形 式通知DSP，DSP以字節(jié)為單位從寄存器讀取數(shù)據(jù)存在片內(nèi)RAM中， 存滿一頁（512字節(jié)）便啟動閃存卡編程操作，將數(shù)據(jù)寫入閃存中。 最后檢驗寫入閃存中的數(shù)據(jù)，如不成功將重新執(zhí)行以上操作。在 對這一模塊調(diào)試成功后，可以實現(xiàn)PC機與硬件平臺間的數(shù)據(jù)交換 。在音頻調(diào)試過程中，采取聲音回放的方法來驗證CODEC的正常 工作。先對模擬音頻信號進行采樣，采樣值存在DSP的內(nèi)部緩沖區(qū) 中，積累了一定數(shù)量的采樣值后，再通過MCBSP 口傳送給CODEC播 放。如能實現(xiàn)這樣的過程證明CODEC能夠正常工作。程序編譯完成后，通

35、過仿真器下載到目標(biāo)板運行，在CODEC的音頻輸入端輸入模 擬音頻信號，在CODEC的輸出端插上耳機就能聽見悅耳的音樂，說 明CODEC的工作正常。DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告15總總 總總結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)這次課程設(shè)計對我來說應(yīng)該算是一次意義非凡 的實踐了。雖然最后做出來的結(jié)果并沒有實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)里面的所 有要求，但就做出的成果對我而言，已經(jīng)是收獲頗多了。這次所選的課題是基于DSP的MP3播放器的設(shè)計，這個課題并不是教材上 面規(guī)定的課題，選擇它的一部分原因或許也是想對自己學(xué)習(xí)認知 能力的一次考驗。從課題的選擇開始，到硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計 ，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個過程中我得到 了很大的鍛煉。通過學(xué)習(xí)本次課程設(shè)計包含的軟件和硬件知識， 并讓我切實體會到了 DSP在實際中的應(yīng)用，所以在完成課程設(shè)計的 同時也讓我們了解到知識在生活中的重要性，還間接地反映了我 們在軟硬件設(shè)計和制作方面的不足。在這一周的設(shè)計過程中我從 對原理圖的設(shè)計到對程序的編譯、仿真工作，讓我充實的體會到 了課程設(shè)計的樂趣。一些原理雖然看似簡單，但做起來卻是一個 細致的工作。另外，通過本次課程設(shè)計，我對Protel 99 SE軟件 有了新的認識，并且對于CCS仿