TMS320VC5402 DSP与ISD4004语音录放芯片

    关键词：DSP 语音录放芯片 ISD4004 SPI接口 MAT

许多类型的语音录放应用要求具备信息管理的功能，即能够随着地录、放、删除任意一段信息。而许多语音录放系统并不能很好地满足这种要求，如磁带录音系统。ISD4004语音录放芯片提供了SPI微控制器接口，使得语音录放的信息管理成为可能。本文将详细阐述TMS320VC5402 DSP与ISD4004的SPI接口设计及其控制操作，同时设计适合应用的信息管理方法。

ISD4004语音录放芯片工作电压为3V，单片录放时间为8～16分钟。芯片设计使得所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口SPI送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存储在片内内烁存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。采样频率可为4.0k、5.3k、6.4k、8.0kHz，频率越低，录放时间越长，但音质有所下降。

TMS320VC5402是美国TI（德州仪器）公司推出的一款高性能的定点DSP，最高频率为100MHz，内部提供16K的存储空间。它提供的多信道缓冲串口（McBSP）可以设置为SPI工作方式，从而使得DSP与ISD4004的接口设计成为可能。
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1 接口设计

DSP作为SPI（串行外设接口）的主器件（Master），负责为ISD4004提供串行时钟、片选信号以及控制ISD4004的动作信号。接口电路如图1所示。

1.1 SPI

SPI协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作。ISD4004工作于SPI工作模式。因此对于ISD4004而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。ISD4004与DSP通讯协议的具体内容如下：

（1）所有串行数据传输开始于SS下降沿。

（2）SS在数据传输期间必须保持低电平，在两条指令之间则保持高电平。

（3）数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出。

（4）SS变低时，输入指令和地址后，ISD才能开始录放操作。

（5）指令格式是8位控制码加16位地址码。

（6）ISD的任何操作（含快进）如果遇到EOM（信息结束标志）或OVF（溢出），则产生一个中断，该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。

（7）使用“读”指令使中断状态位移出ISD的MISO引脚时，控制及地址数据也应同步从MOSI端移入。因此要注意移入的数据是否与器件当前进行的操作兼容。

（8）所有操作在运行位（RUN）置“1”时开始，置“0”时结束。

（9）所有指令都在SS上升沿开始执行。

1.2 ISD4004与DSP的SPI时序配合

根据ISD4004的时序要求，DSP设置串口为SPI工作模式，发送数据先于串行时钟半个周期建立、数据在时钟上升沿发送。由图2可知，ISD接收命令字的方式是先地址后命令，且位序从低到高；而DSP发送数据方式是先高位后低位，故在DSP发送程序中须将待送地址和命令进行高低位对调。

图2 ISD控制命令字时序图

    串行时钟（SCLK）由DSP主时钟产生。在DSP运行于10MHz时，设置时钟分频因子为255，得到约40kHz的串行传输时钟，适应ISD4004相对慢速的要求。DSP串口SPI方式数据传输时序如图3所示。

ISD4004的RAC管脚（行地址时钟）用于指示录放操作已经接近一行的末发展。RAC在行末前25ms变低，在到达行末时变高，DSP将它作为中断INT3的中断源，指示录放操作进行到何处；INT管脚在遇到EOM标志和OVF溢出时向DSP发中断，DSP将它作中断IN