基于TMS320C6202的VPN加密卡的设计

Ａ多媒体数字信号编解码器(ＣＯＤＥＣ)javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/> 在一个压缩的２８针ＳＳＯＰ芯片上可提供两个模／数转换器和６个数／模转换器，并分别带有音量控制功能。ＣＳ４２２８Ａ芯片具有功能较强、连接方便、控制容易的特点。该芯片与环绕声解码器相结合，成为ＤＶＤ机、Ａ／Ｖ功放接收器和汽车音响的理想芯片。它可支持杜比数码ＡＣ－３、ＡＡＣ、ＤＴＳ、杜比逻辑环绕声(Ｄｏｌｂｙ Ｐｒｏ－Ｌｏｇｉｃ)、ＴＨＸ和ＭＰＥＧ等标准。一个灵活的串行接口允许使用Ｌｅｆｔ Ｊｕｓｔｉｆｉｅｄ、Ｒｉｇｈｔ Ｊｕｓｔｉｆｉｅｄ、Ｉ２Ｓ、或Ｏｎｅ Ｌｉｎｅ Ｄａｔａ 模式。采样率可达１００ｋＨｚ，具有可连接片外静音电路的静音控制引脚，片内具有抗混叠和输出平滑滤波器。

在本系统中，ＣＳ４２２８Ａ采用主模式的工作方式。在工作过程中，ＬＲＣＫ管脚向ＤＳＰ发出一个帧同步信号，而采样的数据信号将接着帧同步信号后由ＳＤＯＵＴ管脚向ＤＳＰ传送,从而完成采样的全过程。经过ＤＳＰ处理的数据信号由ＢＤＸ０管脚向ＣＳ４２２８Ａ传送。ＣＳ４２２８Ａ与ＤＳＰ之间的主要接线如图２所示。

２．３ 单片机部分

单片机主要完成两部分的工作，一是对ＣＳ４２２８Ａ的操作，通过ＣＣＬＫ、ＣＤＩＮ、ＣＳ和ＲＳＴ管脚实现对它的初始化和工作模式的选择；另一就是对键盘和ＬＥＤ的控制，实现效果选择和参数显示。

３ 软件设计

软件部分包括ＤＳＰ编程和单片机编程。ＤＳＰ编程的主要任务是完成音频信号的算法处理，单片机编程的重点则是管理ＤＳＰ操作和应用层软件的编写。本系统若完全采用汇编语言进行编程，比较麻烦，而Ｃ语言以其灵活性和易移植性已经广泛应用在开发系统中。对于更复杂的系统更是如此。本系统采用了混合编程的方法。

这里主要介绍一下音频算法处理的实现。在进行算法研究时，先在ＰＣ机上用Ｍａｔｌａｂ进行仿真，然后再移植到ＤＳＰ平台中。考虑到效率问题，可进一步进行手工汇编的调整。在各种效果实现的过程中，延时不仅是一种最基本的输出效果，也是实现其它输出效果的基础，如混响效果、合唱效果、弗兰格效果，都离不开延时。

基本的延时有两种，其中一种是不带反馈的，其原理如图３所示，它只是对输入实现一次延时，能实现回声效果；另一种是带反馈控制的延时，它能实现声音的反复延时、重复播放，其原理如图４所示。javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

还有一种特殊的延时，它的延时时间是可变的，可以在基本延时结构的基础上加一个低频振荡器（ＬＦＯ）来实现。一般情况下，可以用正弦波或者三角波来实现。在合唱和弗兰格效果的实现过程中就要用到这种延时。其原理如图５所示。

目前，基于数字化的延时设备的应用已非常有效。实际上，数字延时设备的实现非常简单，只要有一定容量的内存，在每一个取样间隔将先前值从存储器的一个单元中读出来，然后将当前的输入值存储在另一个存储单元中（有时，这两个存储区域可能是同一个区域，所以在写入一个值前，必须首先将其中的值读出）即可。在下一个取样期间，读写存储区间的另一个区域，当到达存储器底部时，又将从第一个存储区域开始循环。编写一个延时程序一般会使用两个指针：一个读指针和一个写指针，用来记录从存储器读出的地址和写入存储器的地址。每进行一次操作指针就会自动加一。对于第一种不带反馈的延时，可用如下Ｃ程序实现：

ｖｏｉｄ ｄｅｌａｙ()

{

ｉｎｔ ｉ,ｊ,ｋ；

ｆｏｒ (ｉ＝０;ｉ＜＝ｄｅｌａｙ＿ｓｉｚｅ;ｉ＋＋)

{ ｉｆ (ｉ＞＝ｄｅｌａｙ)

ｊ＝ｉ－ｄｅｌａｙ; ／／ｗｏｒｋ ｏｕｔ ｔｈｅ ｂｕｆｆｅｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ

ｅｌｓｅ ｊ＝ｉ－ｄｅｌａｙ＋ｄｅｌａｙ＿ｓｉｚｅ＋１;

／／ａｄｄ ｔｈｅ ｄｅｌａｙｅｄ ｓａｍｐｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｓａｍｐｌｅ

ｓ＝ｉｎｐｕｔ＋ｄｅｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ[ｊ]*ｄｅｃａｙ;

／／ｓｔｏｒｅ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｌａｙ ｂｕｆｆｅｒ,ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ

ｄｅｌａｙ＿ｂｕｆｆｅｒ[ｉ]＝ｓ;

ｏｕｔｐｕｔ＝ｓ;

}

}

混响也是一种比较常用且重要的效果，其实现比较复杂，要通过六个并联的梳状滤波器ｃｏｍｂ和一个全通滤波器ａｌｌｐａｓｓ才能很好地实现。其实现过程如图６所示。
javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>
４ ＣＣＳ集成开发平台的应用

Ｃｏｄｅ Ｃｏｍｐｏｓｅｒ Ｓｔｕｄｉｏ 简称ＣＣＳ，是ＴＩ公司推出的为开发ＴＭＳ３２０系列ＤＳＰ软件的集成开发环境。ＣＣＳ工作在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下，采用图形接口界面，提供有编辑工具和工程管理工具。ＣＣＳ所集成的代码调试工具具有各种调试功能，包括原ＴＩ公司提供的Ｃ源代码调试器和模拟器所具有的全部功能，支持ＡＳＭ编程、Ｃ语言编程以及ＡＳＭ和Ｃ语言混合编程。能对ＴＭＳ３２０系列ＤＳＰ进行指令级的仿真和可视化的实时数据分析。ＣＣＳ在调试和仿真时具有很强的功能：允许中断点、剖析点及探测点三种断点设置，分别实现程序断点、实时分析和数据导入等功能。此外，还提供丰富的输入／输出库函数和信号处理的库函数，极大地方便了ＴＭＳ３２０系列ＤＳＰ软件的开发过程。在程序编译时，设定不同的编译选项来控制优化目标，如使用－ｐｍ、－ｏ３和内联函数等，其效果是显著的，计算速度可提高很多。

本文设计完成的的音频信号处理系统实现了音频的压缩、失真、均衡、延时、混响等效果，各种效果可以单独使用，也可以串接使用，都能达到预想的效果。把相同的电吉它信号分别输入ＺＯＯＭ ５０５（日产电吉它音效器）系统和本系统，然后在时域与频域以及振幅与相位上对输出波形进行比较，可以看出最后的音色效果几乎一样。将它用于调音台或效果器等音频设备，具有广阔的市场前景。

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