聲音信號無處不在，同時也包含著大量的信息。在日常的生產生活中，我們分析聲音信號，便可以簡化過程，得到我們想要的結果。隨著 DSP芯片的性價比不斷攀升，使 DSP得以從軍用領域拓展到民用領域，由于 TI公司 DSP5000系列強大的音頻壓縮能力，語音應用得到了較大的發展。因此，基于 DSP的聲音采集系統的設計與開發具有重要的現實意義。

1系統總體介紹

該系統主要應用于工業生產中，通過采集的聲音信號與數據庫中的數據相比較，來檢測生產設備的運行狀態等。本系統主要分為以下幾個部分：電平轉換電路、 AD轉換電路、靜態存儲與動態存儲、USB接口以及 JTAG部分。

該系統通過采集聲音信號來檢測器械的裂紋、密合度等。將 DSP高速處理數字信號的能力與 USB高速傳輸數據的能力結合起來，使其服務于工業生產，是該系統的主要設計目的。系統選用了 TI公司的TMS320VC5402作為該塊 PCB的 CPU，并將 PHILIPS公司的 PDIUSBD12作為接口芯片，使用 USB1.1協議進行 DSP與電腦的通信。 2硬件設計思想人類可以聽到的聲音信號是范圍在 20-20kHz的模擬信號，所以首先需要傳感器接收該聲音信號，接著需要進行轉換，使聲音信號由模擬信號變為數字信號。之后通過分析噪聲產生的原因和規律，利用被測信號的特點和相干性，檢測被覆蓋的聲音信號。在檢測方法上有頻域信號的相干檢測、時域信號的積累平均、離散信號的計數技術、并行檢測等方法。

由于 5402片內的 ROM和 DRAM資源有限，所以該系統需要外部存儲設備，本設計選擇一片 SRAM作為靜態存儲器，一片 FLASH作為動態存儲設備。5402的 CPU電壓為 3.3伏，外設電壓為 1.8伏，所以該系統還需要一個供電的電源模塊，可以將一般的輸入電壓 5伏轉化為 3.3與 1.8伏的電壓為 DSP供電，該 5V電壓還可為除 DSP以外的其他設備供電。

DSP與計算機的通信，通常采用 USB、RS232、PCI或 ISA卡等方式。RS232的主要缺點是：速度慢，不支持熱插拔； PCI與 ISA卡的主要缺點是：受計算機卡槽數量、地址等資源的限制，可擴展性差。而利用 USB通訊的主要優點，便是傳輸速度快，支持熱插拔，占用資源少，可擴展性強。該設計利用 USB接口芯片直接與 DSP相連，通過 DSP的程序實現 USB的協議，最大的優點就是可以保障數據交換的速度。綜上，在本系統中，幾個基本環節就是：電平轉換電路：將 5V電源轉換為 3.3V與 1.8V，分別為 DSP芯片的片上外設以及 CPU供電； AD信號轉換電路：將傳感器接收到的模擬信號轉換為數字信號，供 DSP進行處理；信號的存儲電路：儲存 DSP處理的信號；信號傳輸電路：將經過處理的信號上傳至電腦；仿真電路：用于測試 DSP芯片。整體架構如圖 1所示。

3模塊介紹

3.1 DSP

1、 DSP技術簡介

數字信號處理器，簡稱 DSP，是專業進行信號處理的芯片，目前在通信、自控領域具有廣泛的應用。在信息資源大大豐富的今天，數字化程度已經越來越高。而 DSP作為這一技術的重要組成部分，對我們的生活已經產生了越來越深刻的影響。自從 1978年 AMI公司發布了“單處理設備”開始，從基于 Harvard結構但使用不同數據與程序總線的第一代通用DSP，到進行了改進的第二代增強型通用DSP，再到包含了 GPP結構的第三代DSP，今天的DSP的發展趨勢已經趨向于混合結構，DSP產品與計算機之間的差別已經越來越模糊。在數字化時代背景下，DSP已成為各種電子產品等領域的基礎器件，而其在電機控制、聲音識別與圖像識別領域中的應用則是更為廣泛。

2、聲音采集系統中采用的 DSP

本系統中 DSP采用的是 TI公司的 TMS320VC5402（以下簡稱 5402），其操作速率達 100 MIPS，由于其具有改進的哈佛結構，所以它可以在一個指令周期內完成 32x32bit的乘法，亦可以迅速完成數學運算最常用的乘加運算。它有 4條地址總線、3條 16位數據存儲器總線和 1條程序存儲器總線， 40位算術邏輯單元 (AIU)，一個 17×17乘法器和一個 40位專用加法器。8個輔助寄存器及一個軟件棧，允許使用最先進的定點 DSP的 C語言編譯器，內置可編程等待狀態發生器、鎖相環(PLL)時鐘產生器、兩個多通道緩沖串行口、一個 8位并行與外部處理器通信的 HPI口、2個 16位定時器以及 6通道 DMA控制器，特別適合電池供電設備．