1.4 控制接口

　　可以通過兩種接口方式控制CS4224：SPI和I2C,通過引腳SPI/I2C進行選擇。延時器采用SPI模式控制CS4224的工作方式。CS、CDIN和CCLK分別為片選、數(shù)據(jù)線和位時鐘,由M68HC05C8的內(nèi)置SPI接口控制。給定CS4224控制寄存器地址,單片機可以讀寫控制寄存器的內(nèi)容。M68HC05C8通過端口PC6復(fù)位CS4224。

　　TMS320C32芯片本身提供的I/O線只有XF0和XF1,利用這兩根線分別作發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)和接收數(shù)據(jù)線,構(gòu)成一個異步串行口,通過軟件模塊與M68HC05C8進行雙機通信,由單片機控制TMS320C32的運行。同時,單片機通過端口PC0～5控制TMS320C32的復(fù)位端、工作方式選擇端MCBL/MP和引導(dǎo)模式選擇端INT0～3。

　　2 工作流程

　　2.1 音頻信號處理

　　立體聲音頻信號首先經(jīng)過輸入調(diào)理電路。輸入調(diào)理電路的主要作用是對音頻信號進行緩沖和交流耦合,同時進行電平偏移,產(chǎn)生CS4224所需的2.3V供模輸入電壓,并滿足CS4224滿量程輸入電壓有效值為2V的要求。

　　音頻信號送入CS4224后,進入片內(nèi)一階高通濾波器, 濾除輸入信號中可能存在的直流偏置。為避免高通濾波器影響頻率響應(yīng),可以通過ADC控制寄存器HPD域禁止該功能。CS4224具有輸入電平監(jiān)測功能,通過狀態(tài)寄存器LV域指示峰值數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換以后左右聲道數(shù)字信號由內(nèi)部數(shù)字輸入濾波器濾波后,在數(shù)據(jù)移位時鐘SCLK作用下分時從SDOUT引腳串行送出,左右聲道時鐘LRCK指示是左聲道還是右聲道信號,并開始一個新的采樣周期。

　　從引腳SDIN輸入的數(shù)字音頻信號,經(jīng)內(nèi)部數(shù)字輸出濾波器濾波后,再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換,由片內(nèi)緩沖放大器提供有效值最大為2V的差模輸出電壓。音頻輸出電壓大小通過片內(nèi)衰減器調(diào)節(jié),模擬音量控制范圍113.5dB;并以0.5dB步長步進調(diào)整,由輸出衰減寄存器設(shè)置。音量調(diào)節(jié)過程采用淡入淡出方式,從當前音量到新設(shè)置音量以0.5dB的斜率逐漸變化,變化速率通過DAC控制寄存器RMP域可設(shè)置為4、16或32倍采樣周期。如果通過DAC控制寄存器SOFT域禁止淡入淡出,音量變化通常發(fā)生在音量過零點,以便減小信號失真。如果未檢測到過零點,則在512和1024個采樣周期之間完成音量切換。CS4224同時具有輸出靜音功能,通過DAC控制寄存器MUT域設(shè)置,靜音的實現(xiàn)和音量控制一樣,也是以淡出方式進行。

　　輸出調(diào)理電路采用兩個二階Butterworth濾波器,以便濾波除帶外噪聲。CS4224在采樣頻率附近為片外濾波器進行了3dB預(yù)補償,可以在通帶范圍提供平坦的頻率響應(yīng)和線性相應(yīng)。輸出信號為差動平衡信號。

　　SDOUT引腳的47kΩ下拉電阻將CS4224設(shè)置為主機工作方式,LRCK和SCLK作為輸出引腳。主時鐘從CS4224的XT1引腳輸入,頻率為24.576MHz,經(jīng)內(nèi)部8分頻,得到3.072MHz的串行數(shù)據(jù)移位時鐘SCLK,再經(jīng)64分頻,得到48kHz的左右聲道時鐘LRCK,也是采樣頻率。分頻關(guān)系通過時鐘輸出寄存器的MCK域來設(shè)置。

　　CS4224提供四種串行數(shù)據(jù)輸入和輸出格式,可以通過DSP端口模式寄存器的DDI和DDO域設(shè)置。延時器均采用格式1（FORMAT1）,數(shù)據(jù)為24位左對齊方式。數(shù)據(jù)輸入和輸出時序如圖2所示。

　　2.2 延時功能的實現(xiàn)

　　M68HC05C8軟件主要由初始化程序和主程序等組成。在初始化程序中,完成CS4224的復(fù)位和初始化、MS320C32復(fù)位和引導(dǎo)。主程序主要是按鍵和顯示處理程序,完成各種按鍵的分析處理、刷新光柱和數(shù)碼管顯示,并將有關(guān)信息送至CS4224和TMS320C32。

　　首先,M68HC05C8復(fù)位CS4224,通過SPI接口初始化ADC、DAC和DSP端口模式控制寄存器,設(shè)置音頻輸入輸出格式,使音頻輸出靜音。

　　接著,M68HC05C8通過端口PC0～3,令MCBL/MP引腳為高電平,然后在RESET引腳給出復(fù)位脈沖,MTS320C32進入外部存儲器程序引導(dǎo),將FLASH存儲器中的程序裝入內(nèi)部RAM,并從目標地址開始執(zhí)行程序。

　　TMS320C32軟件由主程序、初始化程序和串行中服務(wù)程序等組成。初始化程序首先復(fù)位串口,并設(shè)置端口控制寄存器,令串口的所有引腳工作在串口方式,而非通用I/O口;設(shè)置串行口全局控制寄存器,數(shù)據(jù)長度設(shè)為24位,開放串口中斷,對串口信號進行極性控制;使用外部時鐘CLRX/R,并設(shè)置為低電平有效,其余信號均為高電平有效,以便與CS4224接口線相適應(yīng),然后啟動串口工作。

　　數(shù)據(jù)讀寫操作均在TMS320C32串口接收中斷服務(wù)程序中進行。24位音頻輸入數(shù)據(jù)從DR引腳全部左移進入接收移位寄存器RSR后,TMS320C32將RSR內(nèi)容寫入DRR接收寄存器,并產(chǎn)生串口接收中斷XINT。在串中接收中斷服務(wù)程序中,將DRR數(shù)據(jù)寫入SRAM,同時從SRAM中讀入需要輸出的音頻數(shù)據(jù),寫入發(fā)送寄存器DXR,等待下一個幀同步信號FSX有效后送入發(fā)送移位寄存器XSR,在移位脈沖CLKX作用下左移,從DX引腳輸出。

　　延時器有4種工作模式,即直通狀態(tài)（BYPASS）、緊急狀態(tài)（DUMP）、2秒模式（-2s）和咳嗽模式（COUGH）。直通狀態(tài)下,音頻輸入和輸出端通過繼電器直接連在一起,輸出不再通過延時器,延時器關(guān)機時也處于直通狀態(tài)。在延時狀態(tài)下,每按一次2秒模式鍵,刪除最新輸入延時器的2秒音頻數(shù)據(jù),避免剛讀錯的內(nèi)容被播出。按住咳嗽按鈕鍵,刪除按住該鍵時輸入的音頻數(shù)據(jù),可讓主持人打噴嚏、咳嗽或作短暫停頓而不被發(fā)現(xiàn)。延時時間1～10秒可調(diào),可以通過按鍵設(shè)定。按下START鍵進入延時狀態(tài),此時整個播出靜音或重放預(yù)先錄入的墊樂,直到正式進入延時狀態(tài)。按下EXIT鍵可退出延時狀態(tài)。在延時狀態(tài)時,如遇到惡意電話等緊急情況,可迅速按動DUMP鍵,此時設(shè)定延時時間內(nèi)的全部音頻數(shù)據(jù)被刪除,并切斷正常播出,播出處靜音狀態(tài)。

　　用戶通過按鍵選擇延時器的工作模式,M68HC05C8根據(jù)工作模式控制CS4224音頻輸出處于靜音或正常輸出狀態(tài),并在TMS320C32串口中斷服務(wù)程序中改變讀出或?qū)懭胍纛l數(shù)據(jù)的SRAM地址。M68HC05C8根據(jù)延時時間和采樣頻率,計算出音頻數(shù)據(jù)的寫入地址和讀出地址,通過接口線XF0/1進行串口通信,將地址傳送給TMS320C32。當讀出地址和寫入地址相同時,音頻輸入和輸出沒有延時。如果將寫入地址減去某一增量后作為讀出地址,則讀出內(nèi)容為一段延時時間前的音頻輸入,從而達到延時功能。

　　綜上所述,廣播級數(shù)字音頻延時器采用DSP和MCU的主從式結(jié)構(gòu)以及高精度∑-ΔADC芯片,實現(xiàn)了靈活的工作模式控制,具有較高的音頻性能指標,可以滿足電臺直播節(jié)目安全播出的需要。