低功耗通用語音處理平臺的設(shè)計實(shí)現(xiàn)
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系統(tǒng)的主要數(shù)字信號處理芯片TMS320VC5510A與TMS320VC54X相比，功耗更低，代碼執(zhí)行效率更高，而且與TMS320VC54X的指令完全兼容，具有以下特點(diǎn)。
(1)資源豐富。32位寬的外部存儲器接口(EMIF)，2個20位寬的定時器，6通道的DMA控制器和3個多通道緩沖串口（McBSP），16位增強(qiáng)主機(jī)并行接口（EHPI），8個通用管腳（GPIO）。
(2)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)而且運(yùn)算速度快。TMS320VC5510A采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，C55X的DSP在一個總線周期內(nèi)同時進(jìn)行3個數(shù)據(jù)讀和2個數(shù)據(jù)寫的操作，采用了并行的雙MAC結(jié)構(gòu)，提供了更強(qiáng)大的并行處理能力。
(3)功耗低。TMS320VC5510A采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，I/O供電電壓為3.3V，內(nèi)核供電電壓為1.6V，而且有多種低功耗工作模式，有效地降低了系統(tǒng)功耗。內(nèi)核靜態(tài)功耗為0.112mA/MIPS，I/O靜態(tài)功耗為0.148mA/MIPS。內(nèi)核動態(tài)功耗約為0.628mA /MIPS。
為了增加平臺的控制功能和擴(kuò)充能力，采用了TI公司的微控制器MSP430F149。該芯片是TI公司的一種超低功耗的Flash微控制器，內(nèi)核為16位RISC CPU。其存儲器模塊是目前業(yè)界所有內(nèi)部集成Flash存儲器產(chǎn)品中能耗最低的一種，具有超低功耗工作模式即活動模式(僅MSP430)且：400?滋 A/MHz，3.0V。MSP430F149可以提供5種工作模式，最低功耗消耗可達(dá)1?滋A/MHz；采用IAR開發(fā)環(huán)境，可以直接進(jìn)行C語言編程，開發(fā)起來方便快捷。
2.2 CODEC與DSP的接口電路設(shè)計
由于CODEC(TLV320AIC10)與DSP(TMS320VC5510A)都是TI公司提供的高速芯片，因此二者在速度和時序上可完全匹配，能實(shí)現(xiàn)芯片間的無縫連接(二者的連接示意圖見圖2)。
其中TLV320AIC10的工作時鐘由MSP430F149通過內(nèi)部分頻向TLV320AIC10的MCLK提供2.048MHz的時鐘作為系統(tǒng)時鐘。TLV320AIC10工作在主模式下，向TMS320VC5510A提供串行時鐘SCLK和幀同步信號FS。幀同步信號FS由 TLV320AIC10內(nèi)部256分頻后通過FS管腳輸出，是脈寬為一個SCLK時鐘的8 000Hz正脈沖信號。TLV320AIC10的復(fù)位信號由DSP的通用I/O管腳提供，PWRDWN管腳用于控制TLV320AIC10的工作狀態(tài)：該管腳置低，TLV320AIC10停止工作，處于IDLE狀態(tài)，達(dá)到節(jié)省功耗的目的；該管腳置高，TLV320AIC10處于正常工作模式。本例中在該管腳處加了一個上拉電阻，以確保TLV320AIC10處于正常工作狀態(tài)。
DSP采用McBSP0與TLV320AIC10相連接，該McBSP0通用串口工作在從模式。BCLKR0/BCLKX0分別是通用串口接收和發(fā)送的移位時鐘，BFSR0/BFSX0分別是接收和發(fā)送的幀同步信號，BDR0是接收數(shù)據(jù)引腳，BDX0是發(fā)送數(shù)據(jù)引腳。接收來的數(shù)據(jù)可以由幀同步信號觸發(fā)中斷，由中斷服務(wù)程序進(jìn)行讀寫；也可以通過DMA通道直接轉(zhuǎn)換到特定的緩沖區(qū)中。
TLV320AIC10的幀可分為主幀和從幀。在主幀中進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)的傳輸，在從幀中對TLV320AIC10的內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置。當(dāng) TLV320AIC10工作在15＋1位模式時，主幀的最后1個位決定主幀之后的下一個幀是從幀還仍然是一個主幀。在TLV320AIC10初始化過程中，通過這種方式對其進(jìn)行初始化，配置TLV320AIC10內(nèi)部的4個寄存器。DSP配置TLV320AIC10寄存器的過程如圖3所示。
TLV320AIC10 初始化流程圖
圖3 TLV320AIC10 初始化流程圖
DSP主程序配置完TLV320AIC10的內(nèi)部寄存器以后，會設(shè)置相應(yīng)的中斷處理程序，打開相應(yīng)的中斷屏蔽，通過中斷服務(wù)程序進(jìn)行語音樣點(diǎn)的傳輸。
2.3 MCU與DSP的接口電路及通信方式
DSP(TMS320VC5510A)提供了增強(qiáng)型主機(jī)接口(EHPI)，可以工作在數(shù)據(jù)地址復(fù)用和不復(fù)用2種模式。在本例中采用了數(shù)據(jù)地址復(fù)用方式。MCU(MSP430F149）與DSP EHPI具體連接方式如圖4所示，EHPI的接口時序如圖5所示。
MSP430F149 與TMS320VCAA10A EBPI 連接示意圖
圖4 MSP430F149 與TMS320VCAA10A EBPI 連接示意圖
EHIP 接口時序圖
圖5 EHIP 接口時序圖
主機(jī)接口的關(guān)鍵控制信號線功能簡述如下。
HD[15：0]：HPI數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)總線。在復(fù)用模式下，通過這16位總線傳輸?shù)刂泛蛿?shù)據(jù)。
HA[19：0]：HPI地址總線。在復(fù)用模式下，HA[1]用作HCNTL1信號線，HA[2]用作HAS信號線。
HCS：HPI的片選信號線。作為MCU訪問DSP時的片選信號，在訪問過程中一直保持為低。本例中為了節(jié)省主機(jī)的I/O口線，將其一直接低。
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