第15章 實(shí)時處理

1、第15章 語音處理的實(shí)時(sh sh)實(shí)現(xiàn)15.1 概述(i sh)115.2 可編程DSP芯片應(yīng)用基礎(chǔ)15.3 基于DSP的語音處理系統(tǒng)315.4 DSP CCS集成開發(fā)環(huán)境415.5 基于TMS320C5409的實(shí)時 語音識別系統(tǒng)52共六十九頁15.1 概述(i sh) 在實(shí)際的語音處理應(yīng)用中，語音處理系統(tǒng)(xtng)需要按照實(shí)時方式進(jìn)行工作。 語音信號處理的實(shí)時實(shí)現(xiàn)方式一般有以下幾種： （1）在通用計算機(jī)（微型機(jī)、小型機(jī)或工作站）中插上專用的數(shù)字信號處理板，稱為主從系統(tǒng)方式，適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行語音信號處理技術(shù)的研究；共六十九頁 （2）用通用的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，這種方法可用于一些不太復(fù)雜的語

2、音(yyn)信號處理； （3）由通用或?qū)Ｓ肈SP芯片以及其他輔助芯片構(gòu)成一個獨(dú)立的工作系統(tǒng)，也就是脫機(jī)式系統(tǒng)方式； （4）用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成獨(dú)立的語音信號處理系統(tǒng)，可用于便攜式語音處理實(shí)時系統(tǒng)，近年來嵌入式系統(tǒng)和DSP相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。 共六十九頁 本章簡要介紹可編程DSP芯片(xn pin)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)和開發(fā)工具，對基于DSP芯片的實(shí)時語音處理系統(tǒng)的構(gòu)成作了介紹，最后介紹了一個基于通用DSP芯片的實(shí)時語音處理系統(tǒng)的開發(fā)。共六十九頁15.2可編程DSP芯片應(yīng)用(yngyng)基礎(chǔ)15.2.1 DSP的發(fā)展歷程 DSP包含兩個相關(guān)的概念： 數(shù)字信號處理（Digital Si

3、gnal Processing） 數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor） 后者是在模擬信號變換成數(shù)字信號以后進(jìn)行高速實(shí)時處理的專用信號處理器，在本章(bn zhn)內(nèi)容中，DSP代表后者。共六十九頁 1982年世界上誕生了首枚DSP芯片（1978年AMI公司發(fā)布的S2811）。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比MPU（微處理器）快了幾十倍，在語音合成(hchng)和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲容量和運(yùn)算速度成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)

4、的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到通信、計算機(jī)領(lǐng)域。共六十九頁 90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件。第五代產(chǎn)品與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信(tng xn)、計算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透到與信號處理、自動控制等相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域。近些年，隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，嵌入式微處理器的應(yīng)用也越來越廣泛。共六十九頁15.2.2 DSP芯片(xn pin)的特點(diǎn) DSP芯片主要特點(diǎn)： 1. DSP具有多總線結(jié)構(gòu)，程序空間與數(shù)據(jù)存儲空間分開，各有獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總線，取指令和讀數(shù)據(jù)可以同時

5、進(jìn)行(jnxng)； 2. DSP具有獨(dú)立的硬件乘法器，乘法指令可在單周期內(nèi)完成，使卷積、數(shù)字濾波、FFT、相關(guān)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等算法中的大量乘法運(yùn)算速度加快；共六十九頁 3. 采用流水作業(yè)，每條指令的執(zhí)行劃分為取指令、譯碼、取數(shù)、執(zhí)行等若干步驟，由片內(nèi)多個功能單元分別完成，相當(dāng)于多條指令并行執(zhí)行，大大提高了運(yùn)算速度(sd)； 4. DSP具有零消耗循環(huán)控制的專門硬件，零消耗循環(huán)是指處理器不用花時間測試循環(huán)計數(shù)器的值就能執(zhí)行一組指令的循環(huán)，硬件完成循環(huán)跳轉(zhuǎn)和循環(huán)計數(shù)器的衰減； 共六十九頁 5. DSP經(jīng)常包含有專門的地址產(chǎn)生器，它能產(chǎn)生信號處理算法需要的特殊尋址，如循環(huán)尋址和位翻轉(zhuǎn)尋址，循環(huán)尋址

6、對應(yīng)于流水FIR濾波算法，位翻轉(zhuǎn)尋址對應(yīng)于FFT算法； 6. DSP片內(nèi)具有快速RAM，通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問(fngwn)； 7. 快速的中斷處理和硬件I/O支持。共六十九頁15.2.3 DSP芯片(xn pin)的分類 1. 按基礎(chǔ)(jch)特性分 2. 按數(shù)據(jù)格式分 3. 按用途分 共六十九頁15.2.4 DSP芯片(xn pin)的基本結(jié)構(gòu) 在數(shù)字信號處理的運(yùn)算中，常見的相關(guān)函數(shù)計算、卷積運(yùn)算、信號濾波和各種變換算法大多可以歸結(jié)為 的乘加運(yùn)算，因此 的形式出現(xiàn)最為頻繁。為了快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理運(yùn)算，DSP芯片一般都采用特殊的軟硬件結(jié)構(gòu)。 DSP芯片的基本硬件結(jié)構(gòu)包括

7、：哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用(zhunyng)的硬件乘法器、特殊的DSP指令以及快速的指令周期。共六十九頁 1. 哈佛結(jié)構(gòu)(jigu) 2. 流水線操作 3. 專用的硬件乘法器 4. 特殊的DSP指令 5. 快速的指令周期 共六十九頁 在種類繁多的DSP芯片中，最成功的是美國德克薩斯儀器公司(n s)（TI）推出的一系列DSP產(chǎn)品。 1.TMS320C2000系列 TMS320C2000系列包括TMS320C20 x、TMS320C24x、TMS320C28x。 TMS320C20 x系列DSP芯片具有如下特點(diǎn)： (1) 處理能力強(qiáng)。最高運(yùn)算能力40MIPS。 (2) 片內(nèi)具有較大的閃存。不僅

8、降低成本，減小體積，同時系統(tǒng)升級方便。15.2.5 常用(chn yn)DSP芯片簡介共六十九頁 (3) 功耗低。如使用DSP核的省電模式可進(jìn)一步降低功耗。 (4) 資源配置靈活。 TMS320C24x系列針對(zhndu)數(shù)字控制系統(tǒng)應(yīng)用作了優(yōu)化設(shè)計。 2.TMS320C3x系列 TMS320C3x是TI的第三代產(chǎn)品，也是第一代浮點(diǎn)DSP芯片。該系列產(chǎn)品有TMS320C30、TMS320C31、TMS320C32、TMS320C33四種。共六十九頁 TMS320C31是TMS320C30的簡化和改進(jìn)型，它在TMS320C30的基礎(chǔ)上減去了一般用戶不常用的一些資源，降低了成本，是一個性價比較高

9、的浮點(diǎn)處理器，在國內(nèi)已得到了較廣泛的應(yīng)用。TMS320C33是TMS320C3x系列中性能最高，功耗(n ho)最低的一種芯片，采用3.3V電壓（核心電壓1.8V），峰值功耗小于200mW。共六十九頁 3.TMS320C5000系列 TMS320C5000系列DSP包括TMS320C54x和TMS320C55x兩大類。這兩類芯片軟件完全兼容，所不同的是TMS320C55x具有更低的功耗和更高的性能。 TMS320C54系列是為實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能而專門設(shè)計的定點(diǎn)DSP芯片，主要特點(diǎn)： (1) 運(yùn)算(yn sun)速度快。運(yùn)算(yn sun)速度為30532MIPS。 (2) 優(yōu)化的CPU結(jié)構(gòu)。可

10、高效的實(shí)現(xiàn)無線通信系 統(tǒng)的各種功能。共六十九頁 (3) 低功耗方式?？梢怨?jié)省DSP的功耗，特別適 用于無線通信設(shè)備。 (4) 智能外圍設(shè)備。 TMS320C55x是目前功耗最低的，與TMS320C54x兼容且性能比之提高了5倍，功耗僅為其1/6。TMS320C55x采用變指令長度提高代碼效率，增強(qiáng)并行機(jī)制提高循環(huán)效率。TMS320C55x以極低的功耗和優(yōu)越的性能(xngnng)可以在通信、消費(fèi)電子等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 共六十九頁4. TMS320C6000系列 TMS320C62x系列是1997年開發(fā)的定點(diǎn)DSP芯片，特點(diǎn)是：(1) 運(yùn)行速度快。指令周期最小為3.3ns，運(yùn)算能力(nngl

11、) 2400MIPS。(2) 內(nèi)部集成了高度正交的2個乘法器和6個算術(shù)邏 輯單元，單指令周期最大支持8條32位的指令。(3) 指令集不同。一個時鐘周期內(nèi)可并行執(zhí)行多條指令。共六十九頁 (4) 大容量的片內(nèi)存儲器和大范圍的尋址能力。 (5) 智能外圍設(shè)備。 (6) 低廉的使用成本。 TMS320C55x是目前功耗最低的，與TMS320C54x兼容(jin rn)且性能比之提高了5倍，功耗僅為其1/6。TMS320C55x采用變指令長度提高代碼效率，增強(qiáng)并行機(jī)制提高循環(huán)效率。TMS320C55x以極低的功耗和優(yōu)越的性能可以在通信、消費(fèi)電子等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。共六十九頁 TMS320C64x是T

12、MS320C6000系列DSP中的最新的高性能定點(diǎn)芯片，其軟件與TMS320C62x完全兼容。TMS320C64x采用VelociTI.2結(jié)構(gòu)的DSP核，增強(qiáng)的并行機(jī)制可以在單周期內(nèi)完成4個16xl6位或8個8x8位乘累加操作(cozu)。與TMS320C62x相比，TMS320C64x的總體性能提高了10倍。共六十九頁 TMS320C67x是繼定點(diǎn)DSP芯片TMS320C62x系列后開發(fā)的一種新型浮點(diǎn)DSP芯片，特點(diǎn)是： (1) 運(yùn)行速度快。指令周期6ns，峰值運(yùn)算能力 1336MIPS，單精度運(yùn)算可達(dá)1G FLOPS， 雙精度運(yùn)算可達(dá)250M FLOPS。 (2) 硬件支持IEEE格式的3

13、2bit單精度和64bit 雙精度浮點(diǎn)操作。 (3) 集成(j chn)了32x32比特的乘法器，其結(jié)果可為 32bit或64bit。共六十九頁 (4) TMS320C67x的指令集在TMS320C62x的指 令集基礎(chǔ)上增加了浮點(diǎn)執(zhí)行(zhxng)能力，可以看作 是TMS320C62x指令集的超集。 TMS320C62x指令可在TMS320C67x上運(yùn)行，而無需任何改變。 TMS320C67x系列適用于對運(yùn)算能力和存儲量有高要求的應(yīng)用場合。TMS320C64x是TMS320C6000系列中最新的高性能定點(diǎn)芯片，軟件與TMS320C62x完全兼容。共六十九頁 DSP芯片最初主要應(yīng)用在數(shù)字信號處理

14、領(lǐng)域(ln y)。隨著DSP技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到自動化、機(jī)械電子等領(lǐng)域。目前，其應(yīng)用范圍已經(jīng)越來越廣。 1作為通用數(shù)字信號處理器，可用于數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)、FFT、希爾伯特變換、自適應(yīng)濾波、窗函數(shù)產(chǎn)生、波形發(fā)生等。 2在通信設(shè)備中，可用于高速調(diào)制解調(diào)器、編譯碼器、自適應(yīng)均衡器、傳真、程控交換機(jī)、蜂房移動電話、數(shù)字基站、數(shù)字留言機(jī)、15.2.6 DSP芯片(xn pin)的應(yīng)用共六十九頁 回音消除、噪聲抑制、電視會議、保密通信、衛(wèi)星通信、TDMAFDMACDMA等各種通信制式。隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，DSP又在網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)、信息轉(zhuǎn)發(fā)、IP電話等新領(lǐng)域扮演著重要角色，而軟件無線電

15、的提出和發(fā)展進(jìn)一步增強(qiáng)了DSP在無線通信領(lǐng)域的作用。 3在語音處理領(lǐng)域，可用于語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強(qiáng)、說話(shu hu)人辨認(rèn)、說話(shu hu)人確認(rèn)、語音儲存等。 共六十九頁 4在圖形圖像處理領(lǐng)域，可用于三維圖像變換、模式識別、圖像增強(qiáng)、動畫、電子出版、電子地圖等。 5在自動控制領(lǐng)域，可用于磁盤、光盤、打印機(jī)伺服控制、發(fā)動機(jī)控制、電機(jī)驅(qū)動等。 6在儀器儀表中，可用于測量數(shù)據(jù)(shj)譜分析、自動監(jiān)測及分析、暫態(tài)分析、勘探、模擬試驗(yàn)。 7在醫(yī)學(xué)電子領(lǐng)域，可用于助聽器、CT掃描、超聲波、心腦電圖、核磁共振、醫(yī)療監(jiān)護(hù)等。共六十九頁 8在軍事與尖端科技領(lǐng)域，可用于雷達(dá)和聲吶信號

16、處理、雷達(dá)成像、自適應(yīng)(shyng)波束合成、陣列天線信號處理、導(dǎo)彈制導(dǎo)、火控系統(tǒng)、戰(zhàn)場C3I系統(tǒng)、導(dǎo)航、全球定位GPS、目標(biāo)搜索跟蹤、尖端武器試驗(yàn)、航空航天試驗(yàn)、宇宙飛船、偵察衛(wèi)星。 9在計算機(jī)與工作站，可用于陣列處理機(jī)、計算加速卡、圖形加速卡、多媒體計算機(jī)。 10在消費(fèi)電子領(lǐng)域，可用于數(shù)字電視、高清晰度電視、圖像/聲音壓縮解壓器、 共六十九頁 VCD/DVD/CD播放機(jī)、電子玩具、游戲機(jī)、數(shù)字留言/應(yīng)答機(jī)、汽車電子裝置、音響合成(hchng)、住宅電子安全系統(tǒng)、家電電腦控制裝置。共六十九頁15.3 基于DSP的語音處理(chl)系統(tǒng)15.3.1 基于DSP的實(shí)時語音(yyn)處理系統(tǒng)的構(gòu)成

17、 一個基于DSP芯片的實(shí)時語音處理系統(tǒng)如圖示：模/數(shù)轉(zhuǎn) 換DSP芯片數(shù)/模轉(zhuǎn) 換平滑濾波語音輸入語音輸出圖15.1 實(shí)時語音處理系統(tǒng)抗混疊濾 波共六十九頁 圖15.3中給出的基于DSP的語音處理系統(tǒng)模型只是一個典型模型，并不是所有(suyu)的語音處理系統(tǒng)都必須具有模型中的所有(suyu)部件。比如語音識別系統(tǒng)在輸出端并不是連續(xù)的語音波形而是識別結(jié)果，如數(shù)字、文字等，因此可以不必進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。共六十九頁15.3.2 基于(jy)DSP的語音處理系統(tǒng)的特點(diǎn) DSP語音處理系統(tǒng)以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，因此(ync)具有數(shù)字處理的全部優(yōu)點(diǎn)。 1. 接口簡單方便。 2. 編程方便，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法。

18、3. 精度高，穩(wěn)定性好。 4. 集成方便。 共六十九頁 15.3.3 基于DSP的語音處理(chl)系統(tǒng)的設(shè)計過程基于DSP的語音處理系統(tǒng)設(shè)計(shj)的一般過程如下：定義系統(tǒng)性能指標(biāo)選擇DSP芯片系統(tǒng)集成系統(tǒng)調(diào)試和測試軟件編程軟件調(diào)試硬件設(shè)計 硬件 調(diào)試圖15.2 基于DSP的語音處理系統(tǒng)的設(shè)計流程共六十九頁 設(shè)計系統(tǒng)之前，必須根據(jù)語音處理系統(tǒng)要達(dá)到(d do)的目標(biāo)和要求確定系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。按照語音處理的要求，系統(tǒng)要達(dá)到(d do)的目標(biāo)通?？捎脭?shù)據(jù)流程圖、數(shù)學(xué)運(yùn)算序列、正式的符號或自然語言來加以詳細(xì)描述。 在基于DSP的語音處理系統(tǒng)中，對語音信號的處理方法也就是語音信號處理算法。算法

19、模擬輸入的數(shù)據(jù)根據(jù)不同的情況可以是經(jīng)過采樣的實(shí)際信號，也可以是假設(shè)的數(shù)據(jù)。共六十九頁 實(shí)時DSP語音處理系統(tǒng)的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個并行的部分。硬件設(shè)計首先要根據(jù)運(yùn)算量的大小、運(yùn)算精度的要求、系統(tǒng)成本限制以及(yj)體積、功耗等要求選擇合適的DSP芯片，然后根據(jù)系統(tǒng)要求和選好的DSP芯片設(shè)計外圍電路及其它電路。軟件設(shè)計和編程主要根據(jù)系統(tǒng)要求和所選的DSP芯片編寫相應(yīng)的DSP匯編程序或C/C+程序。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中常采用高級語言和匯編混合編程的方法。共六十九頁 DSP硬件和軟件設(shè)計完成后，就需要進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試。軟件的調(diào)試一般借助于DSP開發(fā)工具，如軟件模擬器、DSP開發(fā)系統(tǒng)或仿真器

20、等。調(diào)試DSP算法時一般采用將實(shí)時(sh sh)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行比較的方法。應(yīng)用系統(tǒng)的其他軟件可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)試。硬件調(diào)試一般采用硬件仿真器進(jìn)行調(diào)試，如果沒有相應(yīng)的硬件仿真器，且硬件系統(tǒng)不是十分復(fù)雜，也可以借助于一般的工具進(jìn)行調(diào)試。 系統(tǒng)的軟件和硬件調(diào)試完成后，就可以將軟件脫離開發(fā)系統(tǒng)而直接在應(yīng)用系統(tǒng)上運(yùn)行。共六十九頁15.4 DSP CCS集成開發(fā)(kif)環(huán)境15.4.1 DSP的開發(fā)工具 可編程DSP芯片的開發(fā)需要一整套完整的軟硬件開發(fā)工具。這些開發(fā)工具一般可以被分為代碼生成工具和代碼調(diào)試工具。 代碼生成工具的作用是將用C或匯編語言編寫的程序轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的DSP程序。TI公司提供

21、的代碼生成工具主要(zhyo)包括：C編譯器、匯編器、鏈接器、文件格式轉(zhuǎn)換程序、庫存生成程序、文檔管理程序、庫存文件頭文件等。共六十九頁 代碼調(diào)試工具的作用是對DSP程序進(jìn)行(jnxng)調(diào)試以達(dá)到預(yù)定的設(shè)計目標(biāo)。代碼調(diào)試工具主要包括C/匯編語言源碼調(diào)試器、初學(xué)者工具DSK、軟件模擬器、評價模塊EVM、軟件開發(fā)系統(tǒng)SWDS、軟件仿真器等。 CCS是TI推出的集代碼生成工具和代碼調(diào)試工具于一體的DSP集成開發(fā)環(huán)境，結(jié)合仿真器等硬件調(diào)試工具，就可以進(jìn)行幾乎所有的DSP軟硬件測試。共六十九頁 1999年TI公司推出了集成開發(fā)環(huán)境CCS IDE (Code Composer Studio Integr

22、ated Development Environment）。它支持TMS320C2000、C5000和C6000系列。 CCS是一個開放和具有(jyu)強(qiáng)大集成能力的集成開發(fā)環(huán)境，該套開發(fā)環(huán)境集成代碼生成工具和代碼調(diào)試工具為一體，能完成DSP系統(tǒng)開發(fā)過程的各個環(huán)節(jié)。15.4.2 CCS概述(i sh)共六十九頁 1. 工程管理功能 CCS對一個DSP應(yīng)用(yngyng)系統(tǒng)的文件管理是通過工程方式進(jìn)行的。 (1) 向工程中添加文件，CCS會根據(jù)文件的類型將其自動分配到相應(yīng)的文件夾。 (2) 不用添加頭文件，CCS會自動搜索源文件用到的頭文件，并添加到工程中。共六十九頁 2.源代碼編輯功能 (1

23、) 對C語言和匯編語言源代碼進(jìn)行編輯。 (2) 可在一個或多個文件中查找、替換、快速搜尋特定字符串。 (3) 可以根據(jù)用戶習(xí)慣定制不同的快捷方式。 (4) 對關(guān)鍵字、注釋、字符串等以不同的顏色高亮顯示。 (5) 選定某一指令后，按下F1鍵，可以得到(d do)指令幫助。共六十九頁 3. 代碼生成功能 CCS對某一應(yīng)用系統(tǒng)的生成，實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)對這一工程的編譯、匯編和鏈接。 (1) 通過對話方式設(shè)置Build命令選項(xiàng)。 (2) C編譯器將C源代碼編譯為匯編語言(hu bin y yn)代碼。 (3) 掃描文件，為整個工程創(chuàng)建依賴關(guān)系樹。 (4) 運(yùn)行支持庫。共六十九頁 4. 代碼調(diào)試功能 (1)

24、 提供完善的程序運(yùn)行控制的功能，如單步執(zhí)行、條件執(zhí)行和端點(diǎn)設(shè)置等。 (2) 綜合數(shù)據(jù)顯示能力，可以(ky)方便地通過不同窗口顯示和修改變量、存儲器和寄存器的值。 (3) 在斷點(diǎn)處自動更新所有窗口。 (4) 顯示反匯編文件和C文件，實(shí)現(xiàn)C語言和匯編語言源代碼的同時調(diào)試。 (5) 圖形顯示DSP中的數(shù)據(jù)。 (6) 統(tǒng)計代碼的執(zhí)行時間。共六十九頁 用C或匯編語言開發(fā)的應(yīng)用程序，經(jīng)代碼生成工具編譯、鏈接后生成可執(zhí)行文件(*.out)，還需要把可執(zhí)行文件加載到指定(zhdng)的DSP目標(biāo)板或軟件模擬器中進(jìn)行邏輯錯誤和實(shí)時性調(diào)試。CCS支持的調(diào)試器包括：Simulator(軟件模擬器)、EVM、DSK板

25、和硬件仿真器XDS510等。共六十九頁圖15.5給出了CCS的功能(gngnng)框圖。設(shè) 計概念性規(guī)劃(guhu)調(diào) 試語法檢查斷點(diǎn)設(shè)置和日志保存等編程和編譯創(chuàng)建工程文件編寫源程序和配置文件分 析實(shí)時調(diào)試統(tǒng)計和跟蹤 圖15.3 CCS的功能框圖共六十九頁 CCS包括如下各部分：CCS代碼生成工具(gngj)、CCS集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、DSP/BIOS插件程序和API函數(shù)、RTDX插件、主機(jī)接口和API函數(shù)。 CCS構(gòu)成及接口見圖15.6。15.4.3 CCS的構(gòu)成(guchng)共六十九頁圖15.6 CCS構(gòu)成(guchng)及接口共六十九頁 1CCS的代碼生成工具 代碼生成工具奠定了C

26、CS所提供的開發(fā)環(huán)境(hunjng)的基礎(chǔ)。圖15.7是一個典型的軟件開發(fā)流程圖，圖中陰影部分表示通常的C語言開發(fā)途徑，其它部分是為了強(qiáng)化開發(fā)過程而設(shè)置的附加功能。 圖15.7描述的工具如下： (1) C編譯器(C compiler)：產(chǎn)生匯編語言源代碼。 (2) 匯編器(assembler)：把匯編語言源文件翻譯成機(jī)器語言目標(biāo)文件。共六十九頁 (3) 連接器(linker)：把多個目標(biāo)文件組合成單個可執(zhí)行目標(biāo)模塊。 (4) 歸檔器(archiver)：允許你把一組文件收集到一個歸檔文件中。 (5) 助記符到代數(shù)匯編語言轉(zhuǎn)換公用程序(mnemonic to algebraic assembly

27、 translator utility)：把含有助記符指令的匯編語言源文件轉(zhuǎn)換成含有代數(shù)指令的匯編語言源文件。 (6) 建庫程序（library build utility）：建立滿足自己要求的“運(yùn)行(ynxng)支持庫”。共六十九頁圖15.7 軟件開發(fā)流程(lichng)共六十九頁 (7) 運(yùn)行支持庫(run-time-support libraries)：它包括C編譯器所支持的ANSI標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)運(yùn)行支持函數(shù)、編譯器公用程序函數(shù)、浮點(diǎn)運(yùn)算函數(shù)和C編譯器支持的I/O函數(shù)。 (8) 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換公用程序(hex conversion utility)：把COFF目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換成TI-Ta

28、gged、ASCII-hex、Intel、Motorola-S、或Tektronix等目標(biāo)格式。共六十九頁 (9) 交叉引用列表器（cross-reference lister）：用目標(biāo)文件產(chǎn)生參照列表文件，可顯示符號(fho)及其定義，以及符號(fho)所在的源文件。 (10) 絕對列表器（absolute lister）：它輸入目標(biāo)文件，輸出.abs文件，通過匯編.abs文件可產(chǎn)生含有絕對地址的列表文件。共六十九頁 2. CCS集成開發(fā)環(huán)境 CCS集成開發(fā)環(huán)境（IDE）允許編輯、編譯(biny)、匯編、鏈接和調(diào)試DSP目標(biāo)程序。 (1) 編輯源程序 (2) 創(chuàng)建應(yīng)用程序 (3) 調(diào)試應(yīng)用程

29、序 共六十九頁 3DSP/BIOS插件 DSP/BIOS API 具有下列實(shí)時(sh sh)分析功能：程序跟蹤（Program tracing）顯示寫入目標(biāo)系統(tǒng)日志（target log）的事件，反映程序執(zhí)行過程中的動態(tài)控制流；性能監(jiān)視（Performance monitoring）跟蹤反映目標(biāo)系統(tǒng)資源利用情況的統(tǒng)計表，諸如處理器負(fù)荷和線程時序；文件流（File streaming）把常駐目標(biāo)系統(tǒng)的I/O對象捆綁成主機(jī)文檔。 DSP/BIOS也提供基于優(yōu)先權(quán)的調(diào)度函數(shù)，它支持函數(shù)和多優(yōu)先權(quán)線程的周期性執(zhí)行。共六十九頁 4硬件仿真和實(shí)時數(shù)據(jù)交換 TI DSP提供在片仿真支持，它使得CCS能夠控制

30、程序的執(zhí)行，實(shí)時監(jiān)視程序運(yùn)行。增強(qiáng)型JTAG連接提供了對在片仿真的支持，它是一種可與任意DSP系統(tǒng)(xtng)相連的低侵?jǐn)_式的連接。仿真接口提供主機(jī)一側(cè)的JTAG連接，如TI XDS510。為方便起見，評估板提供在板JTAG仿真接口。共六十九頁 在片仿真硬件提供多種功能： 1）DSP的啟動、停止或復(fù)位功能； 2）向DSP下載代碼或數(shù)據(jù)； 3）檢查DSP的寄存器或存儲器； 4）硬件指令或依賴于數(shù)據(jù)的斷點(diǎn)； 5）包括周期的精確計算(j sun)在內(nèi)的多種記數(shù)能力； 6）主機(jī)和DSP之間實(shí)時數(shù)據(jù)交換（RTDX）共六十九頁15.5 基于TMS320C5409的實(shí)時(sh sh)語音識別系統(tǒng)15.5.1

31、 硬件介紹 本節(jié)以TMS320C5409DSP為核心并配置一些外圍器件構(gòu)成一個非特定人小詞匯量語音識別系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件主要由處理器模塊、編解碼模塊、存儲器模塊、串行通信模塊和電源模塊等組成。TMS320C5409是整個系統(tǒng)的核心，其它設(shè)備(shbi)都圍繞著它工作。共六十九頁P(yáng)C語音輸入處理器模塊TMS320C5409異步通信串口模塊電源模塊JTAG語音輸出 存儲器模塊編解碼模塊TLC320AD50圖15.6 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件(yn jin)結(jié)構(gòu)如圖15.8所示。共六十九頁 1. 處理器模塊 (1) TMS320C5409 DSP簡介 (2) 處理器模塊設(shè)計 2. 編解碼模塊 編解碼模塊以T

32、LC320AD50C為核心，主要完成對從麥克風(fēng)或線性音頻接口輸入的語音信號的采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并能夠?qū)SP處理后的信號轉(zhuǎn)換成模擬信號由音頻輸出口輸出。 TLC320AD50C（以下簡稱AD50）是TI公司生產(chǎn)的多媒體音頻編解碼器芯片，它為系統(tǒng)提供(tgng)了一個靈活、通用的音頻前端。共六十九頁AD50的主要特點(diǎn)如下：(1) 單一的5V電源供電或5V模擬、3.3V數(shù)字雙電 源供電。(2) 內(nèi)含16位精度的ADC和DAC。 器件中的ADC為64倍過采樣，DAC為256倍過采樣(內(nèi)部)。(4) ADC和DAC的SNR(信噪比)能達(dá)到(d do)89dB。(5) 可編程的ADC和DAC的采樣速率，最

33、大可達(dá) 22.05kHz。(6) 可編程的輸入輸出增益。共六十九頁 (7) 支持級聯(lián)方式工作。 (8) 數(shù)據(jù)的動態(tài)(dngti)范圍能達(dá)到88dB。 共六十九頁模擬輸入復(fù)用 器ADC抽取濾波器緩沖模擬環(huán)路時鐘模塊低通濾波器DAC內(nèi)插濾波器緩沖數(shù)字環(huán)路AUXOUTDOUTDINMCLK IN圖15.9 TLC320AD50的結(jié)構(gòu)(jigu)共六十九頁 3存儲器模塊 TMS320C5409 DSP總共有192千字的存儲器空間。這些空間可分為3個專門存儲空間：64千字的程序(chngx)空間、64千字?jǐn)?shù)據(jù)空間和64千字的I/O空間。 4異步通信串口模塊 異步通信串口(UART)模塊用來實(shí)現(xiàn)DSP與計算機(jī)的通信。該模塊主要由TL16C550和MAX3238組成。共六十九頁 5. JTAG模塊 JTAG模塊是為外部設(shè)備提供控制DSP工作的接口，它的結(jié)構(gòu)如圖15.13所示。它包括(boku)兩個主要部分：內(nèi)嵌的JTAG TBC和外接JTAG接口。 6. 電源模塊 DSP板上所有的電源都是通過外部饋入的5V直流電源經(jīng)過變換后獲得的。該電源送到DSP板上