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基于AIC23语音接口及AGC方法的实现




关键词:

摘要:针对语音接口常见的信号幅度动荡的问题,设计了基于语音编解码芯片AIC23和数字信号处理器TMS320VC5416的语音接口。研究了基于AIC23内部可变增益放大器的语音信号自动增益控制(ACC)方法,所设计的语音接口电路简单、音质清晰、音量稳定。
关键词:可变增益放大器;多通道缓冲串口;自动增益控制;数字信号处理器


    语音接口包括采集和播放两项功能,是语音处理系统中最基本、最关键的部分。语音采集时,输入信号幅度动荡会影响后续处理;语音播放时,输出信号幅度不稳定会恶化收听效果。所以,语音AGC(自动增益控制)是语音接口中不可或缺的功能单元。TLV320AIC23(简称AIC23)是TI公司生产的集成了A/D,D/A转换器和可变增益放大器的高性能语音编解码芯片,是设计语音接口的理想选择。文中介绍了AIC23的特点和结构,在此基础上给出语音接口及AGC的实现方法。

1 AIC23介绍
1.1 主要特点
    (1)集成线输入可变增益放大器(VGA),增益范围-34.5~12 dB,步进1.5 dB;
    (2)集成线输出可变增益放大器(VGA),增益范围-73~6 dB,步进1 dB;
    (3)I/O电压、数据接口与TI公司的54系列DSP兼容。
1.2基本结构和主要接口
    AIC23的基本结构和主要接口,如图1所示。模拟语音信号从左、右声道线输入管脚或麦克信号输入管脚输入,分别经VGA、静音控制、多路选择器、A/D转换器、数字插值滤波器,得到特定采样率的数字语音信号;数字语音信号依次经过数字滤波器、D/A转换器、静音控制和VGA,最后从左、右声道线输出管脚输出;AIC23的工作状态由系统微处理器通过控制接口设置,控制接口模式为SPI/I2C可选(mode管脚置高为SPI模式,置低为I2C模式);AIC23与微处理器通过数据接口进行数据交换,数据接口为左判断/右判断/I2C/DSP模式可选(由微处理器通过控制接口设置)。TI公司生产的54系列DSP集成了多通道缓冲串口(McBSP),可与SPI模式的控制接口和DSP模式的数据接口无缝连接。

 

1.3控制方法
    AIC23是一款可编程芯片,内部有11个9位寄存器,可由微处理器通过控制接口进行配置,从而设定芯片的工作模式和状态。主要寄存器内容,如表1所示。


 


2 语音接口设计
2.1 硬件设计
    语音接口由TI公司的数字信号处理器TMS320VC5416与AIC23构成,如图2所示。VC5416有3个多通道缓冲串口(McBSP),其中McBSP0与AIC23的控制接口相连,负责对AIC23内部寄存器进行配置。McBSPl与AIC23的数据接口相连,完成与AIC23之间的数据交换。模拟语音信号从线输入管脚输入,线输出管脚输出。

 


2.2 接口配置
    (1)控制接口。
    通过置高AIC23的mode管脚将控制接口设为SPI模式。VC54.16的McBSP0设为主动模式,产生位同步信号、帧同步信号,向AIC23发送16 bit单帧,每帧高7位为AIC23中寄存器的地址,低9位为该寄存器的设置值。本设计中对AIC23的配置主要包括:线输入使能、麦克输入静音、数据接口设为DSP(主)模式、字长16 bit、采样率32 kHz。
    (2)数据接口。
    数据接口的DSP模式是专门用来与TI公司DSP相连接的。VC5416的McBSPl工作在从动模式,位同步信号、帧同步信号由AIC23产生。McBSPI发送、接收的数据传输采用单帧模式,其中高16位为左声道数据,低16位为右声道数据。

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