音頻信號采集與AGC算法的DSP實現(xiàn)方案

電臺等由于其自辦頻道的廣告、新聞、廣播劇、歌曲和轉(zhuǎn)播節(jié)目等音頻信號電平大小不一，導(dǎo)致節(jié)目播出時，音頻信號忽大忽小，嚴(yán)重影響用戶的收聽效果。在轉(zhuǎn)播時，由于傳輸距離等原因，在信號的輸出端也存在信號大小不一的現(xiàn)象。過去，對大音頻信號采用限幅方式，即對大信號進(jìn)行限幅輸出，小信號不予處理。這樣，仍然存在音頻信號過小時，用戶自行調(diào)節(jié)音量，也會影響用戶的收聽效果。隨著電子技術(shù)，計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已廣泛地深入到人們生活等各個領(lǐng)域。其中語音處理是數(shù)字信號處理最活躍的研究方向之一，在IP電話和多媒體通信中得到廣泛應(yīng)用。語音處理可采用通用數(shù)字信號處理器DSP和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 實現(xiàn)，其中DSP實現(xiàn)方法具有實現(xiàn)簡便、程序可移植行強、處理速度快等優(yōu)點，特別是TI公司TMS320C54X系列在音頻處理方面有很好的性價比，能夠解決復(fù)雜的算法設(shè)計和滿足系統(tǒng)的實時性要求，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在DSP的基礎(chǔ)上對音頻信號做AGC算法處理可以使輸出電平保持在一定范圍內(nèi)，能夠解決不同節(jié)目音頻不均衡等問題。

音頻信號采集

TI公司DSP芯片TMS320VC5402具有獨特的6總線哈佛結(jié)構(gòu)，使其能夠6條流水線同時工作，工作頻率達(dá)到100MHz。利用VC5402的2個多通道緩沖串行口(McBSP0和McBSP1)來實現(xiàn)與AIC23的無縫連接。VC5402的多通道帶緩沖的串行口在標(biāo)準(zhǔn)串口的基礎(chǔ)上加了一個2K的緩沖區(qū)。每次串口發(fā)送數(shù)據(jù)時，CPU自動將發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)送出；而當(dāng)接收數(shù)據(jù)時，CPU自動將收到的數(shù)據(jù)寫入接收緩存。在自動緩沖方式下，不需每傳送一個字就發(fā)一次中斷，而是每通過一次緩沖器的邊界，才產(chǎn)生中斷至CPU，從而減少頻繁中斷對CPU的影響。

音頻芯片采用TLV320 AIC23，它是TI公司的一款高性能立體聲音頻A／D，D／A放大電路。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進(jìn)的過采樣技術(shù)。AIC23的外部硬件接口分為模擬口和數(shù)字口。模擬口是用來輸入輸出音頻信號的，支持線路輸入和麥克風(fēng)輸入；有兩組數(shù)字接口，其一是由／CS、SDIN、SCLK和MODE構(gòu)成的數(shù)字控制接口。AIC23是一塊可編程的音頻芯片，通過數(shù)字控制口將芯片的控制字寫入AIC23內(nèi)部的寄存器，如采樣率設(shè)置，工作方式設(shè)置等，共有12個寄存器。音頻控制口與DSP的通信主要由多通道緩沖串行口McBSP1來實現(xiàn)。

AIC23通過數(shù)字音頻口與DSP的McBSP0完成數(shù)據(jù)的通信，DSP做主機，AIC23做從機。主機提供發(fā)送時鐘信號BCLKX0和發(fā)送幀同步信號BFSX0。在這種工作方式下，接收時種信號BCLKR0和接收幀同步信號BFSR0實際上都是由主機提供的。圖1是AIC23與VC5402的接口連接。

AIC23的數(shù)字音頻接口支持S(通用音頓格式)模式，也支持DSP模式(專與TIDSP連接模式)，在此采用DSP模式。DSP模式工作時，它的幀寬度可以為一個bit長。

圖2是音頻信號采集的具體電路圖。

電路的設(shè)計和布線是信號采集過程中一個很重要的環(huán)節(jié)，它的效果直接關(guān)系到后期信號處理的質(zhì)量。對于DSP達(dá)類高速器件，外部晶體經(jīng)過內(nèi)部的PLL倍頻以后可達(dá)上百兆。這就要求信號線走等長線和繪制多層電路板來消除電磁干擾和信號的反射。在兩層板的前提下，可以采取頂層與底層走交叉線、盡量加寬電源線和地線的寬度、電源線成樹杈型、模擬區(qū)和數(shù)字區(qū)分開等原則，可以達(dá)到比較好的效果。
音頻AGC算法的實現(xiàn)