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目录摘要...........................................................................................................................................11绪论..............................................................................................................................................21.1DSP系统特点和设计基本原则......................................................................................21.2国内外研究动态.............................................................................................................22系统设计........................................................................................................................................33硬件设计........................................................................................................................................53.1硬件结构...........................................................................................................................53.2硬件电路设计...................................................................................................................74实验结果及分析.........................................................................................................................104.1实验结果.........................................................................................................................104.2实验分析.........................................................................................................................125总结与心得体会.........................................................................................................................13参考文献.........................................................................................................................................14致谢................................................................................................................................................151摘要基于DSP的语音信号处理系统，该系统采用TMS320VC5509作为主处理器，TLV320AIC23B作为音频芯片，在此基础上完成系统硬件平台的搭建和软件设计，从而实现对语音信号的采集、滤波和回放功能，它可作为语音信号处理的通用平台。语音是人类相互之间进行交流时使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息载体。在高度信息化的今天，语音信号处理是信息高速公路、多媒体技术、办公自动化、现代通信及智能系统等新兴领域应用的核心技术之一。通常这些信号处理的过程要满足实时且快速高效的要求，随着DSP技术的发展，以DSP为内核的设备越来越多，为语音信号的处理提供了良好的平台。本文设计了一个基于TMS320VC5509定点的语音信号处理系统，实现对语音信号的采集、处理与回放等功能，为今后复杂的语音信号处理算法的研究和实时实现提供一个通用平台。关键词：语音处理；DSP；TMS320VC5509;TLV320AIC23B21绪论语音是人类相互间所进行的通信的最自然和最简洁方便的形式，语音通信是一种理想的人机通信方式。语音通信的研究涉及到人工智能、数字信号处理、微型计算机技术、语言声学、语言学等许多领域，所以说语音的通信是一个多学科的综合研究领域，其研究成果具有重要的学术价值。另外通过语音来传递信息是人类最重要的、最有效、最常用的交换信息的形式。语言是人类特有的功能，声音是人类常用的工具，是相互传递信息的主要手段。同时也是众构成思想交流和感情沟通的最主要的途径。1.1DSP系统特点和设计基本原则DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。1.2国内外研究动态语音信号处理作为一个重要的研究领域，已经有很长的研究历史。但是它的快速发展可以说是从1940年前后Dudley的声码器和Potter等人的可见语音开始的；20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理念和技术基础；到了80年代，由于矢量量化、隐马尔可夫模型和人工神经网络等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与完善，使得语音信号处理技术产生了突破性的进展。一方面，对声学语音学统计模型的研究逐渐深入，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经网络的结合成为研究的热点。另一方面，为了语音识别实用化的需要，讲者自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以及进一步的语言模型的研究等课题倍受关注。在通信越来越发达的当今世界，尤其最近几十年，语音压缩编码技术在移动3通信、IP电话通信、保密通信、卫星通信以及语音存储等很多方面得到了广泛的应用。因此，语音编码一直是通信和信号处理的研究热点，并其取得了惊人的进展，目前在PC机上的语音编码已经趋于成熟，而如何在嵌入式系统中实时实现语音压缩编码则是近些年来语音信号处理领域的研究热点之一。2系统设计在实际生活中，当声源遇到物体时会发生反射，反射的声波和声源声波一起传输，听者会发现反射声波部分比声源声波慢一些，类似人们面对山体高声呼喊后可以在过一会儿听到回声的现象。声音遇到较远物体产生的反射会比遇到较近的反射波晚些到达声源位置，所以回声和原声的延迟随反射物体的距离大小改变。同时，反射声音的物体对声波的反射能力，决定了听到的回声的强弱和质量。另外，生活中的回声的成分比较复杂，有反射、漫反射、折射，还有回声的多次反射、折射效果。当已知一个数字音源后，可以利用计算机的处理能力，用数字的方式通过计算模拟回声效应。简单的讲，可以在原声音流中叠加延迟一段时间后的声流，实现回声效果。当然通过复杂运算，可以计算各种效应的混响效果。如此产生的回声，我们称之为数字回声。本次实验的程序流程图如下：图2.1程序流程图4本次实验的系统框图如下：图2.2系统框图53硬件设计3.1硬件结构图3.1是系统的硬件结构框图,系统主要包括VC5509和AIC23两个模块。图3.1系统硬件结构框图利用VC5509的片上外设I2C(Inter-IntegratedCircuit,内部集成电路)模块配置AIC23的内部寄存器;通过VC5509的McBSP(MultichannelBufferedSerialPorts,多通道缓存串口)接收和发送采样的音频数据。控制通道只在配置AIC23的内部寄存器时工作,而当传输音频数据时则处于闲置状态。AIC23通过麦克风输入或者立体声音频输入采集模拟信号,并把模拟信号转化为数字信号,存储到DSP的内部RAM中,以便DSP处理。当DSP完成对音频数据的处理以后,AIC23再把数字信号转化为模拟信号,这样就能够在立体声输出端或者耳机输出端听到声音。6AIC23能够实现与VC5509DSP的McBSP端口的无缝连接,使系统设计更加简单。接口的原理框图,如下图所示。图3.2AIC23与VC5509接口原理图系统中AIC23的主时钟12MHz直接由外部的晶振提供。MODE接数字地,表示利用I2C控制接口对AIC23传输控制数据。CS接数字地,定义了I2C总线上AIC23的外设地址,通过将CS接到高电平或低电平,可以选择AIC23作为从设备在I2C总线上的地址。SCLK和SDIN是AIC23控制端口的移位时钟和数据输入端,分别与VC5509的I2C模块端口SCL和SDA相连。收发时钟信号CLKX1和CLKR1由AIC23的串行数据输入时钟BCLK提供,并由AIC23的帧同步信号LRCIN、LRCOUT启动串口数据传输。DX1和DR1分别与AIC23的DIN和DOUT相连,从而完成VC5509与AIC23间的数字信号通信。73.2硬件电路设计3.2.1总输入电路图3.3总输入电路从左到右各部分电路为：话筒，开关，语音输入电路，UA741高增益放大电路，有源二阶带通滤波器。3.2.2总输出电路8图3.4总输出电路从左到右各部分电路为：LM386高频功率放大器及其外围器件连接电路，语音输出电路，开关，扬声器。93.2.3语音输入电路图3.5语音输入电路3.2.4语音输出电路图3.6语音输出电路语音信号通道包括模拟输入和模拟输出两个部分。模拟信号的输入输出电路如图所示。上图中MICBIAS为提供的麦克风偏压，通常是3/4AVDD，MICIN为麦克风输入，可以根据需要调整输入增益。下图中LLINEOUT为左声道输出，RLINEOUT为右声道输出。用户可以根据电阻阻值调节增益的大小，使语音输入输出达到最佳效果。从而实现良好的模拟语音信号输入与模拟信号的输出。104实验结果及分析4.1实验结果按“F5”键运行，注意观察窗口中的bEcho=0，表示数字回声功能没有激活。这时从耳机中能听到麦克风中的输入语音放送。将观察窗口中bEcho的取值改成非0值。这时可从耳机中听到带数字回声道语音放送。分别调整uDelay和uEffect的取值，使他们保持在0-1023范围内，同时听听耳机中的输出有何变化。当uDelay和uEffect的数值增大时，数字回声的效果就会越加的明显。图4.1修改前程序图图4.2修改前程序图11图4.3频谱分析图4.4左声道及右声道波形124.2实验分析所以，从本实验可知当已知一个数字音源后，可以利用计算