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基于DSP的声音采集系统硬件设计

时间:2015-04-19  来源:扁平线圈电感厂家  点击:


3.2电平转换电路

电平转换电路,顾名思义,就是将电源供电的电压转换为适合芯片工作的电压。由于 5402的核电压与片上外设电压不同,而且整个电路需要的电压并不能由电源直接提供,所以电平转换电路可以说是整个电路工作的动力,为各个元器件提供适合其工作的条件。

在该电路中,电源芯片使用的是 TI公司的 TPS767D301(以下简称 D301)。D301是一款可以使不同电压分别输出的芯片,可输出 3.3V和介于 1.5-5.5V之间的某一调整后的电压。因为 5402的外设电压是 3.3V,核电压为 1.8V,所以在此设计中,将该芯片的输出设定为

3.3V和 1.8V,与 5402匹配。连接图如图 2所示。


在 1OUT的输出部分 Vo=Vref×(1+R1/R2),在 D301中,Vredf=1.1834V,所以 Vo=1.1834V×(1+15.8/30.1)=1.8V。

3.3 AD转换

本设计中选用的 AD转换芯片是 TI公司的TLC320AD50C。该芯片的采样采用ΣΔ技术,即将一个抽样滤波器放置于贴片电感器 ADC后,将一个差值滤波器放置在 DAC前。这种结构的最大特点就是使系统可同时进行接收、发送任务。 TLC320AD50C可实现高采样率(最高可达 22.5kb/s)的 AD/DA转换,该功能由 2个 16位的同步串行转换通道实现,可直接和 DSP连接进行通信。

TLC320AD50C中的可选项和电路配置可以通过串行口进行编程,该芯片对掉电、复位、信号采样率、串行时钟率、增益控制、通信协议、测试模式等可通过串行口进行编程和电路配置。具体连接如图 3:



片外复位电路提供上电复位,晶振电路可提供 10MHz的主时钟频率,数据采样频率和其他时钟信号均由此频率分配。5402与 AD50C之间的通信格式为主串行通信格式:接收和发送转换信号。

3.4 存储采集到声音信号后,一个很重要的环节就是声音信号的存储,本系统中我们采用的是SST公司的 FLASH存储器: SST39VF400A。该器件存储容量为 4 MB,采用 3.3 V单电源供电,对各个子模块的读写和擦除,可通过一些特殊的命令字序列来实现且无需额外提供高电压。在此设计中我们利用 DSP编程实现对该存储器的读写操作。

DSP主要通过外部存储器接口 (EMIF)访问片外存储器。它不仅具有很强的接口能力(可以和各种存储器直接接口),而且具有很高的数据吞吐能力。 5402与 SST39VF400的接口电路设计如图 1所示。该电路主要通过 DSP的相关输出管脚来控制 FLASH的擦除和读写。其中,A0~A19为地址线,DQ0~DQ15为数据线,OE和 WE分别为输出使能和写使能, CE1为片使能。

磁珠电感声音信号经过 AD转换器以后传输给 DSP,由 DSP的 PS和 DS引脚通过逻辑开关来分别控制 flash和 sram的使能端,由 DSP的 RW和 MSTRB控制位通过逻辑电路分别控制读和写。

在本设计中,SRAM使用的是 GS1117:64K×16的 1MB异步静态随机存储器。 GS71116贴片电感器是一个由差模电感高速的互补性金属氧化物半导体晶体管( CMOS)组成的静态随机存储器,不需要外部时钟或时间频闪观测器。 3.3V的操作电压,所电感生产厂家有的输入输出均兼容晶体管逻辑电路(TTL)。它的快速通道时间小于 15ns,操作电流小于 100mA。

3.5 USB

PDIUSBD12是一款带并行总线的 USB 接口器件,它符合通用串行总线 USB 1.1 版规范,集成了 SIE、FIFO、存储器收发器以及电压调整器等,可与任何外部微控制器或微处理器实现高速并行接口 2M字节/秒,且在批量模式和同步模式下均可实现 1M字节/秒的数据传输速率,可通过软件控制与 USB 的连接,采用 GoodLink技术的连接指示器 ,在通讯时使 LED 闪烁,具有可编程的时钟频率输出,内部上电复位和低电压复位电路,为双电源操作,在 3.3±0.3V或扩展的 5V电源下均可使用,可实现多中断模式的批量和同步传输。连接图如图 4:



3.6 JTAG

JTAG是 joint test action group的简称,是用来调试 DSP的仿真部分,其连接部分要和仿真器上的引脚一致。TI公司的DSP5000系列专门预留有JTAG管脚,共14个, 4,8,10,12引脚均接地,6引脚悬空,5接高平电压3.3V,所有的仿真引脚均使用 IEEE1149.1标准,其余的引脚含义为【5】:1、TMS:输入引脚,选择测试方式;2、TRST:输入引脚,测试复位;3、TDI:输入引脚,测试数据输入;7、TDO:输出引脚,在 TCK的下降沿时输出数据,其余时间呈高阻态;9、TCK_RET:输入引脚,在板子与仿真器的连接电缆不小于 6英寸的时候,接法与 TCK相同,大于 6英寸的时候,需另加驱动;11、TCK:输入引脚,测试时钟,一般为占空比为50%的固有时钟信号;13、EMU0:仿真中断引脚0,可用作输入或输出;14、EMU1:仿真中断引脚1,可用作输入或输出,当 TRST为低电平、EMU0为高电平时,EMU1为低电平,所有输出禁止。

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