音乐匣子.doc

洛阳理工学院实验报告 系部计算机与信息工程系班级学号姓名课程名称DSP技术实验日期实验名称音乐匣子成绩实验目的： 1. 学会音频芯片AIC23B 寄存器的配置方法；掌握McBSP 中断设计方法。 2. 了解 DDS 工作原理，练习定时器中断函数的编写。 3. 了解DMA 功能与特点，了解DMA 软件编程方法。实验条件： 装有CCS开发环境的电脑实验原理: DMA 是直接存储器存取，是一种传送不占用CPU 处理时间的大批量数据传送的有效方式。例如，要做这样一个音频处理系统：利用与 McBSP0 接口的语音芯片，一次采集256个或更多语音样本对它们进行数字语音处理（如频谱分析、音频压缩等）后，将数据存储到外部数据存储器中，再循环进行第二次、第三次这样的采集处理。若采用查询方式，将占用所有 CPU 资源，在实时系统中这种方法不可取。现比较一下用McBSP 中断方式和DMA 方式的效率有何不同： 一、中断方式：每当McBSP0 接收到一个16/32 位的语音数据后，将触发一次串口接收 中断；CPU 在中断服务程序中将数据转移到一个256 字的接收缓冲区并计数；当计数达到256 即缓冲区满时，将256 个数据转移到数据处理存储区，并通知主程序进行处理。 二、DMA 方式：使用一个DMA 通道自动接收McBSP0 传来的256 个数据并存入接收缓冲区；当缓冲区满时触发DMA 通道0 中断，CPU 一次将256 个数据传送到数据处理存储区并进行处理。 由上比较可见，每接收一批样本，用中断方式将触发256 次中断，也就是主程被打断256 次去接收数据。而用DMA 方式，只在256 个样本全部接收完毕时发生一次中断，这时主程序应该已经处理完上一批的数据。进一步考虑，当数据处理完毕后还需要将数据存储，这时可以采用另一个DMA 通道完成这个任务，将CPU 释放出来等待进行下一批样本的处理。事实上 DMA 传送并非比用CPU 直接处理快，例如在内部存贮器之间传送时，用CPU需要2cycle/word，而用DMA 要4cycle/word。DMA 的优势在于将CPU 解放出来做其它的事情。 以下是两个 DMA 通道与CPU 协调工作的情况（阴影部分表示空闲）。 McBSP 接收数据 DMA 中断，将数据从接收缓冲区转移到数据处理存储区 对对数据进行处理 将处理完的数据送走 估计一下各步的时间，设采样频率是 8kHz，CPU 时钟频率100MHz。因此一个处理周期为1/8kHz*256=32ms。 ②传送 256 个点至少需要256word*2cycle/word=512cycle=5.12us。假设处理完后数据量不变，④需要 256word*4cycle/word=1024 cycle=10.24us。③所需要的时钟周期取决于算法的复杂度。 计算好各步所需要的时钟周期，就可以根据情况灵活选择如何使用DMA，例如如果CPU有足够的空闲时间送走数据就不必要；④如果 CPU 仍然不足，就需要再增加个一个DMA 来做②的任务。如果数据的输出也是从McBSP 输出，还要用一个DMA 通道进行McBSP 的发送。总之要合适地使用 DMA 通道，使用不当也会使程序变得更加复杂，例如多个DMA 通道优先级的问题等等。 实验内容 实验拟产生一段音乐（如“两只老虎”），采用DDS原理，首先将正弦波的波表放在RAM中，由音乐的音阶产生一个查表的步长（step），DSP的McBSP0将AIC23B配置为双声道线性输入AD采样。当McBSP0收到一个数据单元（32位，高16位为左声道采样数据，低16位为右声道采样数据），产生RINT0中断通知CPU响应，CPU跳至中断服务程序。在中断服务程序中分别读取左声道和右声道采样数据，再由McBSP0发送到AIC23B的DAC，通过模拟输出口输出音频。 程序主要模块： McBSP 寄存器定义头文件mcbsp54.h，定义了McBSP 寄存器地址及对寄存器操作的宏。 中断向量表 vectors.asm：定义McBSP0 接收中断服务程序（_RINT0_isr）映射。 应用程序 main.c：主程序、McBSP0 初始化子程序、AIC23 初始化子程序、RINT0 中断服务程序。 ******************* 文件名 vectors.asm **************************************** .sect .vectors .ref _c_int00 ; C程序入口 .ref _dds_isr .ref _timer0_isr .align 0x80 ; 中断向量必须对齐页边界 RESET: ; Reset中断向量，跳转到程序入口 BD _c_int00