數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5402與音頻模擬芯片TLC320AD50C的接口設(shè)計(jì)

摘要：介紹了TI公司的信號(hào)處理器TMS320VC5402串行口的主要特點(diǎn)，及其和音頻模擬接口芯片TLC320AD50C的結(jié)構(gòu)及其使用注意事項(xiàng)。詳細(xì)講述了兩者的硬件連接及軟件實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320CV5402 音頻模擬接口芯片 TLC320AD50C

目前發(fā)展起來(lái)的高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）在語(yǔ)音處理系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。TMS320VC5402的TI公司生產(chǎn)的一種性能價(jià)格比較高的16位定點(diǎn)DSP。它的指令周期為10ns，具有運(yùn)算速度快、通用性能、接口連接方便等特點(diǎn)，尤其適合在語(yǔ)音編碼和通信中應(yīng)用。

TLC320AD50C是TI公司生產(chǎn)的∑-Δ型A/D、D/A音頻接口芯片，為V3.4調(diào)制解調(diào)器以及音頻應(yīng)用提供了通用的模擬接口，可以直接與TMS320VC5402相連。本文詳細(xì)介紹TLC320AD50C與TMS320VC5402的硬件接口連接和軟件設(shè)計(jì)。

1 TMS320VC5402的McBSP

TMS320VC5402有兩個(gè)McBSP（多通道緩存串行口）。McBSP提供了全雙工的通信機(jī)制，以及雙緩存的發(fā)送寄存器和三緩存的接收寄存器，允許連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳輸，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可以為8、12、16、20、24、32；同時(shí)還提供了A-律和μ-律壓擴(kuò)，多達(dá)128個(gè)通道的發(fā)送和接收。McBSP通過(guò)7個(gè)引腳使得一個(gè)數(shù)據(jù)通路和一個(gè)控制通路與外部設(shè)備相連。數(shù)據(jù)經(jīng)McBSP與外設(shè)的通信通過(guò)DR和DX引腳傳輸，控制信號(hào)則由CLKX、CLKR、FSX、FSR等四條引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)。CPU和DMA控制器可以讀取DRR[1,2]的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)接收，并且可以對(duì)DXR[1,2]寫入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)發(fā)送。接收和發(fā)送幀同步脈沖既可以由內(nèi)部采樣速率產(chǎn)生器產(chǎn)生，也可以由外部脈沖源驅(qū)動(dòng)。當(dāng)FSR和FSX都為輸入時(shí)（FSXM=FSRM=0，外部脈沖源驅(qū)動(dòng)），McBSP分別在CLKR和CLKX的下降沿檢測(cè)，且DR的數(shù)據(jù)也在CLKR的下降沿進(jìn)行采樣。而當(dāng)FSR和FSX都為輸出時(shí)，則在CLKX和CLKR的上升沿進(jìn)行檢測(cè)。

16-bit的串行口控制寄存器SPCR[1,2]和引腳控制寄存器PCR用來(lái)配置串行口；接收控制寄存器RCR[1,2]和發(fā)送控制寄存器XCR[1,2]分別設(shè)置接收和發(fā)送的不同參數(shù)，如幀長(zhǎng)度、每幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等。

圖1是當(dāng)FSR和FSX為輸出時(shí)McBsp的發(fā)送和接收時(shí)序圖。另外，McBSP還可以通過(guò)（R/X）DATDLY設(shè)置接收和發(fā)送數(shù)據(jù)延遲，通過(guò)（R/X）PHASE設(shè)置接收和發(fā)送的多階段。

2 音頻模擬接口芯片TLC320AD50C

TLC320AD50C是TI生產(chǎn)的∑-Δ型單片音頻接口芯片。它集成了16位A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，采樣速率最高可達(dá)22.05kb/s，其采樣速率可通過(guò)DSP編程來(lái)設(shè)置。在TLC320AD50C內(nèi)部DAC之前有插值濾波器，而在ADC之后有抽樣濾波器，接收和發(fā)送可以同時(shí)進(jìn)行。TLC320AD50C與TMS320VC5402之間采用串行通信方式，有兩種數(shù)據(jù)傳輸模式：16們傳輸模式和15+1位傳輸模式。若采用15+1位傳輸模式，其中的D0位用來(lái)表示二次通信。TLC320AD50C的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序如圖2所示。

該器件采用兩組模擬輸入和兩組模擬輸出，有足夠的共模抑制能力，可以工作在差分或單端方式。當(dāng)模擬輸出時(shí)，輸出端通常接600Ω的負(fù)載。

TLC320AD50C的工作由7個(gè)控制寄存器控制。其中，控制寄存器1：軟件復(fù)位以及DAC的16位或15+1位模式選擇。

控制寄存器2：ADC的16位或15+1位模式選擇。

控制寄存器4：選擇輸入和輸出放大器的增益；通過(guò)選擇N確定采樣速率fs；選擇PLL，如果選擇PL（D7=0），則fs=MCLK/(128N)，否則（D7=1），fs=MCLK/(512N)。其中，N=1-8。

該器件工作方式的設(shè)定和采樣頻率均可以由DSP編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以TLC320AD50C使用靈活、設(shè)置容易、與TMS320VC5402的連接易于實(shí)現(xiàn)。

3 TMS320VC5402與TLC320AD50C硬件連接及軟件實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件連接

根據(jù)圖1和圖2的時(shí)序，則容易實(shí)現(xiàn)TLC320AD50C與TMS320VC5402的硬件連接，如圖3所示。

TLC320AD50C的MCLK外接8.192MHz的晶振，TMS320VC5402的FSX和FSR由TLC320AD50C設(shè)置。如果選擇D7=0，N=8，則采樣速率為8kHz。

3.2 通信協(xié)議

TLC320AD50C的通信有兩種格式：一次通信格式和二次通信格式。

一次通信格式的16位都用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。DAC的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度由寄存器1的D0位決定。啟動(dòng)和復(fù)用時(shí)，缺省值為15+1位模式，最后一位要求二次通信。如果工作在16位傳輸模式，則必須由FC產(chǎn)生二次通信請(qǐng)求。

二次通信格式則用來(lái)初始化和修改TLC320AD50C內(nèi)部寄存器的值。在二次通信中可以通過(guò)向DIN寫數(shù)據(jù)來(lái)初始化。

格式如下：

系統(tǒng)復(fù)位后，必須通過(guò)DSP的DX口向TLC320AD50C的DIN寫數(shù)據(jù)，如果采用一片TLC320AD50C，只需初始化其寄存器1、寄存器2和寄存器4。

由于通信數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為16位，初始化時(shí)應(yīng)通過(guò)RCR1和XCR1設(shè)置McBSP的傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為16?？紤]到TLC320AD50C復(fù)位后至少經(jīng)過(guò)6個(gè)MCLK才可以脫離復(fù)位，故可以在此時(shí)間內(nèi)初始化DSP的串行口。

3.3 軟件實(shí)現(xiàn)

SERIAL_INIT：

LD #AIC_DP，DP *為AIC的復(fù)位初始化DP

ST #K_RESET，AIC_IN_RESET

PORTW #AIC_IN_RESET,K_AIC_ADDR *復(fù)位AIC

Need at least 6 cycles to pull the aic out of reset

STM #K_SERIAL_RETRSPCR1

STM #K_SERIAL_RETXSPCR2 *初始化串行口控制寄存器1，2復(fù)位串行口

STM #K_SERIAL_OUTRETR，SPCR1

STM #K_SERIAL_OUTRETX，SPXR2 *使串行口脫離復(fù)位

RSBXINTM *INTM=0，打開所有的中斷

LD #0，DP

ORM #（K_BRINT0|K_BXINT0），IMT *打開BRINT0和BXINT0

LD #AIC_DP，DP

STM #（～K_BRINT0），IFR *清除標(biāo)志

ST #K_ORESET，AIC_OUT_RESET

PORTW #AIC_OUT_RESET，K_AIC_ADDR *AIC脫離復(fù)位

STM RCR1，#K_RFW 初始化接收控制寄存器1，設(shè)置接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為16位

STM XCR1，#K_XFW *初始化發(fā)送控制寄存器1，設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為16位

STM PCR，#K_SERIAL *設(shè)置為串行口工作方式，而不是通用I/O方式

STM #K_DATA，DXR1 *向DIN寫數(shù)據(jù)，引起二次通信，等待串行口中斷

IDLE 在BXINT0的中斷服務(wù)程序里，向DXR1寫入寄存器的值。*