摘 要： 介紹了一種基于DSP的多通道音頻信號處理平臺的基本電路，設計了DSP與音頻編解碼器TLV320AIC23B的硬件接口，實現了四通道音頻信號輸入和輸出，同時具有高性能、低功耗和便攜等特點。該平臺已經應用于有源抗噪聲耳罩項目中。
關鍵詞： DSP；TLV320AIC23B；接口設計；多通道；便攜式
DSP芯片具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強、體積小及可靠性高等優點，可滿足對信號快速、精確、實時處理及控制的要求。本文基于DSP TMS320VC5509A[1] (以下簡稱VC5509A)和TLV320AIC23B[2](以下簡稱AIC23B)，成功研制出了一種可獨立運行和上電自舉加載程序的多通道音頻信號處理平臺。該平臺已經應用于課題組研發的數字式抗噪耳罩項目中，結合經典有源噪聲控制算法，經測試對單頻噪聲降噪明顯。
1 平臺總體結構和系統框架
平臺總體結構如圖1所示。其硬件電路包括DSP芯片VC5509A、電源電路、時鐘電路、手動復位電路、CPLD邏輯控制電路、存儲器電路、AIC23B接口及其外圍電路等。該處理平臺在設計時，考慮到了以下幾個方面的設計要求：(1)運算量。采用了高性能的VC5509A DSP芯片，處理速度為144 MIPS，可快速實現適用于數字信號處理的復雜算法。(2)接口。采用了兩片內部集成ADC和DAC的AIC23B，可實現四通道音頻信號輸入和輸出。(3)功耗。采用低功耗設計，選用了低功耗貼片封裝的元器件，以延長電池的使用時間、減小平臺的體積和重量。
平臺具有在線系統仿真、自舉加載程序等功能，同時還有調試方便、穩定性好、精度高等優點。
2 平臺電路設計
2.1 電源電路設計
平臺由7.2 V鋰電池供電，有4種典型電源：VC5509A處理器的I/O電源3.3 V、內核電源1.6 V、模擬電路所需的±5 V電源。為達到電源設計要求，將7.2 V的鋰電池電壓降到5 V，+5 V電源產生電路如圖2所示。利用MAX660將+5 V電源轉換為-5 V輸出，-5 V電源產生電路如圖3所示。采用具有上電復位和監控功能的TPS767D301電源芯片，產生3.3 V和1.6 V電源，如圖4所示。
2.5.3 數字音頻接口電路設計
AIC23B支持四種音頻接口模式：右判斷模式、左判斷模式、I2S模式和DSP模式。AIC23B的數據接口一般采用I2S(Inter-IC Sound)和DSP模式。I2S總線是Philip公司為數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而制定的一種總線標準。這兩種模式均可以方便地與VC5509A的McBSP相連接。平臺采用了DSP模式與McBSP實現無縫連接，且用AIC23B作為主設備，主設備時鐘由一個12 MHz的石英晶振提供，兩個12 pF的電容濾波。
在DSP模式下，AIC23B引腳LRCIN和LRCOUT必須連接到McBSP的幀同步信號上。在LRCIN或 LRCOUT的下降沿開始發送數據，先發送左通道信號字，緊接著發送右通道信號字。DSP模式時序如圖14所示。信號字的長度由IWL寄存器決定，唯一要注意的是McBSP的發送與接收時鐘均由AIC23B提供。
本文以VC5509A為核心，成功地設計了一個多通道音頻信號處理平臺。該平臺性能高、體積小、功耗低、便于攜帶和使用，且價格低，基于本平臺的一個全數字式有源抗噪聲耳罩成本不足400元(而目前國外公司類似產品售價達上千美元)。利用該平臺可實現前饋、反饋和復合消噪算法。用經典的FLMS算法對該平臺進行了初步實驗，結果表明，源噪聲為單頻噪聲時，在80～700 Hz范圍以內，降噪效果明顯。
參考文獻
[1] TI. Datasheet of TMS320VC5509A fixed-point digital signal processor. 2007.
[2] TI. Datasheet of TLV320AIC23B data manual. 2004.
[3] 趙洪亮.TMS320VC55x DSP應用系統設計[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2008.
[4] 彭啟琮.TMS320VC55x系列DSP的CPU與外設[M]．北京：清華大學出版社，2005.