過guo去qu
，對dui大da音yin頻pin信xin號hao采cai用yong限xian幅fu方fang式shi
，即ji對dui大da信xin號hao進jin行xing限xian幅fu輸shu出chu，小xiao信xin號hao不bu予yu處chu理li。這zhe樣yang，仍reng然ran存cun在zai音yin頻pin信xin號hao過guo小xiao時shi，用yong戶hu自zi行xing調tiao節jie音yin量liang，也ye會hui影ying響xiang用yong戶hu的de收shou聽ting效xiao果guo。隨sui著zhe電dian子zi技ji術shu，計ji算suan機ji技ji術shu和he通tong信xin技ji術shu的de迅xun猛meng發fa展zhan，數shu字zi信xin號hao處chu理li技ji術shu已yi廣guang泛fan地di深shen入ru到dao人ren們men生sheng活huo等deng各ge個ge領ling域yu。其qi中zhong語yu音yin處chu理li是shi數shu字zi信xin號hao處chu理li最zui活huo躍yue的de研yan究jiu方fang向xiang之zhi一yi，在zaiIP電話和多媒體通信中得到廣泛應用。

語音處理可采用通用數字信號處理器DSP和現場可編程門陣列(FPGA) 實現，其中DSP實現方法具有實現簡便、程序可移植行強



、處理速度快等優點，特別是TI公司TMS320C54X係列在音頻處理方麵有很好的性價比，能夠解決複雜的算法設計和滿足係統的實時性要求，在許多領域得到廣泛應用。在DSP的基礎上對音頻信號做AGC算法處理可以使輸出電平保持在一定範圍內
，能夠解決不同節目音頻不均衡等問題。

音頻信號采集

TI公司DSP芯片TMS320V

C5402具有獨特的6總線哈佛結構，使其能夠6條流水線同時工作
，工作頻率達到100MHz。利用VC5402的2個多通道緩衝串行口(McBSP0和McBSP1)來實現與AIC23的無縫連接。VC5402的多通道帶緩衝的串行口在標準串口的基礎上加了一個2K的緩衝區。每次串口發送數據時，CPU自動將發送緩衝中的數據送出；而當接收數據時，CPU自動將收到的數據寫入接收緩存。在自動緩衝方式下
，不需每傳送一個字就發一次中斷
，而是每通過一次緩衝器的邊界，才產生中斷至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的模數轉換和數模轉換部件高度集成在芯片內部，采用了先進的過采樣技術。AIC23的外部硬件接口分為模擬口和數字口。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輸入；有兩組數字接口，其一是由／CS
、SDIN
、SCLK和MODE構成的數字控製接口。AIC23是一塊可編程的音頻芯片，通過數字控製口將芯片的控製字寫入AIC23內部的寄存器
，如采樣率設置，工作方式設置等，共有12個寄存器。音頻控製口與DSP的通信主要由多通道緩衝串行口McBSP1來實現。
AIC23通過數字音頻口與DSP的McBSP0完成數據的通信，DSP做主機，AIC23做從機。主機提供發送時鍾信號BCLKX0和發送幀同步信號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。

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電路的設計和布線是信號采集過程中一個很重要的環節，它的效果直接關係到後期信號處理的質量。對於DSP達類高速器件，外部晶體經過內部的PLLbeipinyihoukedashangbaizhao。zhejiuyaoqiuxinhaoxianzoudengchangxianhehuizhiduocengdianlubanlaixiaochudianciganraohexinhaodefanshe。zailiangcengbandeqiantixia
，keyicaiqudingcengyudicengzoujiaochaxian
、盡量加寬電源線和地線的寬度、電源線成"樹杈型"、模擬區和數字區分開等原則，可以達到比較好的效果。

音頻AGC算法的實現

AGC算法

使放大電路的增益隨信號強度的變化而自動調整的控製方法

，就是AGC-自動增益控製。實現AGC可以是硬件電路，即AGC閉環電子電路，也可以是軟件算法。本文主要討論用軟件算法來實現音頻信號的AGC。

音頻AGC是音頻自動增益控製算法，更為準確的說是峰值自動增益控製算法，是一種根據輸入音頻信號水平自動動態地調整增益的機製。當音量(無論是捕捉到的音量還是再現的音量)超過某一門限值，信號就會被限幅。限幅指的是音頻設備的輸出不再隨著輸入而變化，輸出實質上變成了最大音量位置上的一條水平線；當(dang)檢(jian)測(ce)到(dao)音(yin)頻(pin)增(zeng)益(yi)達(da)到(dao)了(le)某(mou)一(yi)門(men)限(xian)時(shi)，它(ta)會(hui)自(zi)動(dong)減(jian)小(xiao)增(zeng)益(yi)來(lai)避(bi)免(mian)限(xian)幅(fu)的(de)發(fa)生(sheng)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，如(ru)果(guo)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)的(de)音(yin)量(liang)太(tai)低(di)時(shi)，係(xi)統(tong)將(jiang)自(zi)動(dong)提(ti)高(gao)增(zeng)益(yi)。當(dang)然(ran)
，增(zeng)益(yi)的(de)調(tiao)整(zheng)不(bu)會(hui)使(shi)音(yin)量(liang)超(chao)過(guo)用(yong)戶(hu)在(zai)調(tiao)節(jie)向(xiang)導(dao)中(zhong)設(she)置(zhi)的(de)值(zhi)。

圖3是音頻AGC算法的結構框圖。


AGC算法的實現過程

首先從串口獲取音頻數據，它是16位的整型數，一般來說，這些數都是比較小的
，通過AGC算suan法fa將jiang輸shu入ru的de音yin頻pin數shu據ju投tou影ying在zai一yi個ge固gu定ding區qu間jian內nei，從cong而er使shi得de不bu論lun輸shu入ru的de數shu據ju點dian數shu值zhi大da小xiao都dou會hui等deng比bi例li地di向xiang這zhe個ge空kong間jian映ying射she。一yi方fang麵mian將jiang獲huo得de的de音yin頻pin數shu據ju最zui大da值zhi與yu原yuan來lai的de峰feng值zhi進jin行xing比bi較jiao，如ru果guo有you新xin的de峰feng值zhi出chu現xian就jiu計ji算suan新xin的de增zeng益yi係xi數shu；另ling一yi方fang麵mian在zai一yi定ding的de時shi間jian周zhou期qi內nei獲huo取qu一yi個ge新xin的de峰feng值zhi，這zhe個ge峰feng值zhi就jiu具ju有you檢jian測ce性xing能neng，又you與yu原yuan峰feng值zhi比bi較jiao
，然ran後hou就jiu計ji算suan新xin的de增zeng益yi係xi數shu。這zhe個ge增zeng益yi係xi數shu是shi相xiang對dui穩wen定ding的de。當dang音yin量liang加jia大da時shi
，信xin號hao峰feng值zhi會hui自zi動dong增zeng加jia
，從cong而er增zeng益yi係xi數shu自zi動dong下xia降jiang
；當(dang)音(yin)量(liang)減(jian)小(xiao)時(shi)，新(xin)的(de)峰(feng)值(zhi)會(hui)減(jian)小(xiao)並(bing)且(qie)取(qu)代(dai)原(yuan)來(lai)的(de)峰(feng)值(zhi)，從(cong)而(er)使(shi)峰(feng)值(zhi)下(xia)降(jiang)
，使(shi)增(zeng)益(yi)係(xi)數(shu)上(shang)升(sheng)。最(zui)後(hou)輸(shu)出(chu)的(de)數(shu)據(ju)乘(cheng)以(yi)新(xin)增(zeng)益(yi)係(xi)數(shu)後(hou)映(ying)射(she)到(dao)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)輸(shu)入(ru)的(de)投(tou)影(ying)區(qu)間(jian)內(nei)。

圖4是音頻信號AGC算法的程序流程圖。


AGC_Coff是初始增益係數，初始值為1；maxAGC_in是增益峰值，初始值為0；time是采樣點計數，門限值為4096
；AGC_in是新的音頻數據，MAXArrIn是新的音頻增益峰值；映射區間【-20000，20000】。

整個係統的軟件部分為5人模塊。係統主函數main( )、CMD文件
、中斷向量表
、DSP5402頭文件和專為C語言開發的庫函數rtdx.lib。其中主函數部分是核心，主要包括：DSP器件初始化、MCBSP1初始化
、MCBSP0初始化
、AIC23初始化(內部12個可編程寄存器設置)及算法程序等。

在CCS2.0集成開發環境下
，采用*.c語言和*.asm語言

相結合的方式編寫程序。將編寫的程序*.c
、*.asm和鏈接程序*.cmd文件編譯鏈接後生成執行目標文件*.out，通過仿真器將執行目標文件*.out下載到係統板上，經過調試

、編譯並運行

，以音樂作為音頻信號源輸入到係統板上。

結語

這套完整的音頻信號采集和處理係統已經應用於實際的音頻設備中。

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