摘  要： 介绍了TMS320C54x DSKplus Board的基本结构和硬件特点，并以DSKplus Board构建声回波对消器为例，介绍了DSKplus Board的硬件接口扩展技术。

　　关键词： DSP  TMS320C54x  DSKplus  Board  声回波对消器

　　TMS320C54x DSKplus Board(DSK)是一种成本低、性能好的DSP入门套件。采用简便直观的代数语言编程，使初学者能迅速入门；同时，由于硬件上可以使用扩展板扩展存储空间及外部设备，也为广大的教师、科研工作者、工程技术人员学习及应用DSP提供了极大的方便。本文介绍以DSKplus Board构建的声回波对消器。该声回波对消器采用先进的自适应辨识算法，即通过对声回授通道的冲击响应的辨识，产生出同回声相似的信号，再从近端话音和回声中减去回声信号以达到回声对消的目的。声回波对消器需要两路A/D输入通道，由于DSK只有一路A/D输入通道，所以需要对其进行硬件上的扩展。在这里我们自行设计了另一路A/D输入通道，并利用DSK上的扩展口，非常方便地完成了硬件设计。经软、硬件调试通过后，工作正常。

1 TMS320C54x系列DSP简介

　　TI公司于1996年推出的TMS320C54x系列DSP是新一代的定点数字信号处理器。它采用先进的修正型哈佛结构，片内共有8条总线(1条程序存储器总线、3条数据存储器总线和4条地址总线)以及CPU、在片存储器和在片外围电路等硬件，并有一套高度专业化的指令系统。TMS320C54x DSKplus Board是一种成本较低、性能优秀的DSP入门套件。它具有一个独立的应用板，通过主机并口连接在用户PC上，可以检查TMS320 C54x CPU的结构、运行情况及其外部设备。同时，还有一个基于Windows的调试器，能逐条分析代码，并在相应的窗口实时显示DSP内部寄存器的信息。

2 自适应声回波对消器原理

　　自适应声回波对消器原理图见图1。远端话音经由未知的LRM(Louderspeaker-Room-Microphone)系统构成的声回授通道产生回声，回声又连同近端话音一起被传输到远端。在一个闭环系统中，可能会产生回声、啸叫等严重影响通话质量的现象。其回声对消的原理是：通过对未知LRM系统冲击响应的辨识，产生出一个同回声相同的信号，在近端话音及回声的混合信号传向远端之前从中减掉回声。自适应声回波对消器需要有两路A/D输入信号和一路D/A输出信号。TMS320C54x DSKplus Board上已有一路A/D输入通道及D/A输出通道，所以，只需在此基础上扩展一路A/D输入通道。

3 扩展DSK话音数据采集通道

　　DSKplus Board上的AC01模拟接口电路可以完成单通道的话音信号的数据采样，它具有以下特性：单片A/D和D/A转换器，14bit量化；内置式可编程反混迭滤波器；软件可编程取样率；软件可编程复位、增益、低功耗模式；可主从配置级联操作。它具有三种基本操作模式：单独应用模式；主从模式；线性编/译码模式。在DSKplus Board上，AC01接口直接与C542 TDM串口连接，它产生所需的移位时钟脉冲SCLK和帧同步信号脉冲FS，以便输入输出数据。这些脉冲由软件可编程存储器和AC01主时钟共同决定，主时钟由板上的振荡器产生，频率为10MHz。为了快速便地的扩展一个话音采集通道，可应用AC01的主-从工作模式，增加一个小型AC01电路板即可。增加的AC01主要连接如图2所示。DSKplus Board上的AC01作为主(Master)通道，扩展板上的另一个AC01作为从(Slave)通道。

　　注意：主AC01的FSD输出作为从AC01的FS信号，这样主从通道就能轮流地连续地对两路不同的话音信号进行采样了。

　　硬件电路完成后，再按设计要求对主从模式的两个AC01进行软件初始化。AC01具有九个可编程的内部寄存器，可通过修改这九个内部寄存器的内容来完成其配置。寄存器具体定义可参见文献[2]。现介绍几个重要的寄存器：

　　·寄存器1，A寄存器，其内容决定帧同步时钟和低通滤波器的-3dB截止频率：

　　FCLK频率=主时钟频率/(A寄存器内容×2)

　　低通滤波器的-3dB截止频率flp=FCLK/40

　　·寄存器2，B寄存器，其内容决定采样频率和高通滤波器的-3dB截止频率：

　　采样频率=FCLK/B寄存器内容

　　高通滤波器的-3dB截止频率fhp=采样频率/200

　　·寄存器7，帧同步延迟寄存器，其内容决定从AC01的帧同步信号相对于主AC01的延迟时间。

如果用AC01的主从模式，则要求寄存器7为最后一个初始化的寄存器，最小值18。

　　·寄存器8，帧同步个数寄存器，其内容决定系统中有多少个AC01，个数为从AC01的个数加1。

在声回波对消的应用中，要求主从通道均采用9kHz采样频率，通带为300Hz~3.4kHz(其中高通滤波器的-3dB截止频率由外部接口电路决定)，两个通道轮流由TDM串口向DSP产生中断。相应的寄存器内容见源程序中的REG1~REG8，设计出的实际参数为：

　　采样频率：7.95kHz

　　低通滤波器的-3dB截止频率f_lp=3.37kHz

　　高通滤波器的-3dB截止频率fhp=40Hz

　　初始化AC01的源程序如下：

　　REGISTER.set 0cbH            ；设定需要修改的寄存器号，Bit0～Bit7分别对应REG1～REG8，

　　　　　　　　　　　　　　　　　1表示要修改；0表示不修改，用上电的缺省值

　　REG1 .set 125H               ；A寄存器，内容为37

　　REG2 .set 211H               ；B寄存器，内容为17

　　REG3 .set 300H

　　REG4 .set 409H

　　REG5 .set 501H

　　REG6 .set 600H

　　REG7 .set 722H       　     ；帧同步延迟寄存器

　　REG8 .set 802H     　       ；帧同步个数寄存器，在本应用中为一主一从

AC01INIT：

 　          xf=0               ；复位ac01

   　        intm=1             ；禁止所有中断

             tcr=#10H           ；定时器停止

             imr=#280H          ；当TDM发送时，从休眠状态启动

             tspc=#0008H        ；暂停TDM串口

             tdxr=#0H           ；发送0作为第一个数

             tspc=#00c8H        ；复位并打开TDM串口

             xf=1               ；从复位状态释放AC01

；……………………Register init＇s……………………

              .evalREGISTER & 1H，SELECT

                               ；如果要修改REG1，则执行下列程序

              .if SELECT=1H

              a=#REG1          ；用REG1的值加载累加器A

              call REQ2        ；调用REQ2子程序初始化寄存器值

              .endif

              .eval REGISTER & 2H，SELECT

                               ；如果要修改REG2，则执行下列程序

              .if SELECT=2H

              a=#REG2

              call REQ2

              .endif 

              .eval REGISTER & 4H，SELECT 

                              ；如果要修改REG3，则执行下列程序

              .if SELECT=4H

              a=#REG3

              call REQ2

              .endif 

              .eval REGISTER & 8H，SELECT 

                              ；如果要修改REG4，则执行下列程序

              .if SELECT=8H

              a=#REG4

              call REQ2

              .endif

              .eval REGISTER & 10H，SELECT

                           ；如果要修改REG5，则执行下列程序

              .if SELECT=10H

              a=#REG5

       call REQ2

       .endif 

       .eval REGISTER & 20H，SELECT 

                          ；如果要修改REG6，则执行下列程序

       .if SELECT=20H

       a=#REG6

       call REQ2

       .endif

       .eval REGISTER & 80H，SELECT

                         ；如果要修改REG8，则执行下列程序

       .if SELECT=80H

       a=#REG8

       call REQ2

       .endif

       .eval REGISTER & 40H，SELECT

                        ；如果要修改REG7，则执行下列程序

       .if SELECT=40H

       a=#REG7

       call REQ2

       .endif

       return

REQ2

       ifr=#080H        ；清除中断标志寄存器IFR

       tdxr=#03H        ；请求AC01的二次通讯

       idle(1)          ；等待第一次发送

       tdxr=a           ；把寄存器内容送到串口

       ifr=#080H        ；清除中断标志寄存器IFR

       idle(1)          ；等待二次发送

       tdxr=#0H

       ifr=#080H        ；清除中断标志寄存器

       idle(1)

           return       ；中断返回

　　在自适应声回波对消的主程序中，当有AC01中断时，中断服务程序首先判断数据是从哪一个通道送来的，主通道还是从通道?可通过接收数据的最低两位D01 D00检测出来。若LSBS是00，表明是主通道传来的数据，程序转向主通道的中断服务程序。若LSBS是01，表明是从通道传来的数据，程序转向从通道的中断服务程序。

　　以上硬件电路已经成功地应用于实时声回波对消器中。当然，最终的产品应该是独立的脱机系统。但在研发初期，与从头设计一个DSP系统相比，扩展DSKplus Board的接口功能，为科研人员节省了大量的时间，也避免了由于开发初期考虑不周，造成反复设计DSP系统的巨大浪费，使科研人员能把主要的精力投入到需要创新、需要反复验证的关键步骤。由此看来，价廉且性能佳的DSK不仅能作为初学者入门的良好套件，也是科研人员加快初期研发工作进度的有力工具。

参考文献

1 TMS320C54x DSKplus DSP Starter Kit User’s Guide. TI，1996

2 TLC320AC01C Single-Supply Analog Interface Circuit Data Manual.TI，1996

3 TMS320C54x DSP Algebraic Instruction Set Reference Set.TI，1996

4 B.Farhang-Boroujeny.Fast LMS/Newton algorithms based on autoregresive modeling and their application to acoustic echo cancellation.IEEE Trans.Signal Processing，1997；45(8)