Семейство цифровых сигнальных процессоров TDA755X
Семейство высокопроизводительных цифровых сигнальных
процессоров TDA755Х предназначено для решения задач в области распознавания и
синтеза речи, подавления эха и шумов.
Отметим особенности сигнальных процессоров семейства TDA755X:
- 24-битное вычислительное ядро;
- большой объем интегрированной памяти (до 16 Кслов ПЗУ/ОЗУ и до 16
Кслов ОЗУ);
- встроенные 2-канальные ЦАП и АЦП с разрядностью 16 Бит;
- управляемая частота дискретизации от 4 до 48 кГц;
- встроенный контроллер дополнительной памяти с поддержкой
флэш-памяти, статического и динамического ОЗУ;
- последовательный интерфейс, работающий в режимах I2C
или SPI.
Блок-схема микросхем приведена на рис. 1, назначение выводов — в
табл. 1, а цоколевка— на рис. 2.
Таблица 1
| № вывода |
Обозначение |
Категория сигнала |
Краткое описание |
| 1-2 |
EMI_AD5 |
вход/выход |
Мультиплексная шина адреса/данных интерфейса внешней
памяти. |
| 3 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части микросхемы |
| 4 |
GND |
вход |
Общий провод питания |
| 5 |
EMI_AD7 |
вход/выход |
Сигнал мультиплексной шины адреса/данных интерфейса внешней
памяти. |
| 6-13 |
EMI_A8/А15 |
выход |
Шина адреса интерфейса внешней памяти |
| 14 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части микросхемы |
| 15 |
GND |
вход |
Общий провод питания |
| 16-21 |
EMI_A16/А21 |
выход |
Шина адреса интерфейса внешней памяти |
| 22 |
DWRN |
выход |
Сигнал "запись" интерфейса внешней памяти |
| 23 |
TEST1 |
вход |
Тестовый вход № 1 (активный уровень — высокий) |
| 24 |
TEST2 |
вход |
Тестовый вход № 2 (активный уровень — низкий) |
| 25 |
MISO |
вход/выход |
Выход данных в режиме SPI Master, вход данных в режиме SPI
Slave |
| 26 |
MOSI |
вход/выход |
Вход данных в режиме SPI Master, выход данных в режиме SPI
Slave |
| 27 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части микросхемы |
| 28 |
GND |
вход |
Общий |
| 29 |
TEST3 |
вход |
Тестовый вход № 3 (активный уровень — высокий) |
| 30 |
SDI |
вход |
Данные последовательного аудиоинтерфейса |
| 31 |
SCK |
вход/выход |
Тактовый сигнал последовательного аудиоинтерфейса |
| 32 |
LRCK |
вход/выход |
Управляющий тактовый сигнал (правый/левый канал)
последовательного аудиоинтерфейса |
| 33 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
| 34 |
GND |
вход |
Общий |
| 35 |
SDO |
выход |
Выход данных последовательного аудиоинтерфейса |
| 36 |
GPIO1 |
вход/выход |
Программируемый порт ввода/вывода |
| 37 |
GPIO0 |
вход/выход |
— „— |
| 38 |
GPIO5 |
вход/выход |
— „— |
| 39 |
DBCK |
вход/выход |
Тактовый сигнал отладочного порта/сигнал состояния № 1.
Может быть использован как сигнал GPIO9 |
| 40 |
DBIN |
вход/выход |
Вход данных отладочного порта/сигнал состояния № 0. Может
быть использован как сигнал GPIO11 |
| 41 |
DBOUT |
вход/выход |
Выход последовательных данных отладочного порта. Может быть
использован как сигнал GPIO10 |
| 42 |
DBRQN |
вход |
Сигнал запроса режима отладки |
| 43 |
NRESET |
вход |
Общий сброс микросхемы (активный уровень —
низкий) |
| 44 |
INTN |
вход |
Сигнал внешнего прерывания. Активный уровень —
низкий |
| 45 |
SCL/SCK |
вход/выход |
Тактовый сигнал интерфейса I2C |
| |
|
вход/выход |
В режиме интерфейса SPI — тактовый сигнал шины
SPI |
| 46 |
SDA/SS |
вход/выход |
Данные интерфейса I2C |
| |
|
вход |
В режиме последовательного интерфейса SPI —
сигнал выбора подчиненного устройства |
| 47 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
| 48 |
GND |
вход |
Общий |
| 49 |
GPIO2 |
вход/выход |
Программируемый порт ввода/вывода |
| 50 |
GPIO6 |
вход/выход |
— „— |
| 51 |
GPIO3 |
вход/выход |
— „— |
| 52 |
CGND |
вход |
Общий |
| 53 |
CVDD |
вход |
Напряжение питания модуля кодека |
| 54 |
VOUTR |
выход |
Аналоговый сигнал с ЦАП (правый канал) |
| 55 |
VOUTL |
выход |
Аналоговый сигнал с ЦАП (левый канал) |
| 56 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
| 57 |
GND |
вход |
Общий |
| 58 |
VINR |
вход |
Аналоговый сигнал для АЦП (правый канал) |
| 59 |
VINL |
вход |
Аналоговый сигнал для АЦП (левый канал) |
| 60 |
CGNDA |
вход |
Общий |
| 61 |
TEST4 |
выход |
Соединен с согласующим резистором 22 кОм |
| 62 |
CVDDA |
вход |
Напряжение питания модуля кодека |
| 63 |
VREF |
выход |
Опорное напряжение от модуля кодека |
| 64 |
REFCAP |
выход |
Шунтирующий конденсатор выхода опорного напряжения |
| 65 |
GPIO7 |
вход/выход |
Программируемый порт ввода/вывода |
| 66 |
GPIO4 |
вход/выход |
— „— |
| 67 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
| 68 |
CLKOUT |
выход |
Тактовый сигнал с делителя частоты |
| 69 |
XTI |
вход |
Подключение кварцевого резонатора |
| 70 |
PGND |
вход |
Общий |
| 71 |
PVCC |
вход |
Питающее напряжение тактового генератора |
| 72 |
XTO |
выход |
Подключение кварцевого резонатора |
| 73 |
ALE |
выход |
Подтвержден адрес на шине интерфейса внешней памяти
(активный уровень — высокий) |
| 74 |
GND |
вход |
Общий |
| 75 |
DRDN |
выход |
Сигнал "чтение" интерфейса внешней памяти |
| 76-80 |
EMI_AD0/AD4 |
вход/выход |
Сигнал мультиплексной шины адреса/данных интерфейса внешней
памяти |
Рис. 1
Рис. 2
Микросхемы включают в себя три основных модуля: 24-битный цифровой
сигнальный процессор (ЦСП), память (ПЗУ и ОЗУ) и периферийные устройства.
Параметры и функции процессорного ядра:
- тактовая частота 50 МГц;
- операции сложения и умножения выполняются за один такт;
- два 56-битных аккумулятора;
- 48-битные или параллельные 24-битные команды загрузки
регистров;
- 64 вектора прерываний;
- возможность программного запрещения и маскирования
прерываний;
- команды организации циклов;
- три шины данных;
- три шины адреса.
Интегрированная память включает в себя 16384 24-битных слова ПЗУ и
такой же объем ОЗУ. В состав периферийных устройств входят последовательный
аудиоинтерфейс, интерфейс I2C/SPI, интерфейс внешней памяти, тактовый
генератор, кодек (кодер/декодер).
Последовательный аудиоинтерфейс передает цифровой звуковой сигнал
от внешнего источника к ЦСП микросхемы, а также цифровые данные от ЦСП к
внешнему ЦАП.
Интерфейсы I2C/SPI соединяют микросхемы с другим
оборудованием, совместимым с этими интерфейсами.
Интерфейс внешней памяти позволяет обращаться к дополнительным
банкам памяти, установленным вне микросхемы. Поддерживаются динамическая
оперативная память (DRAM), статическая оперативная память (SRAM) и
энергонезависимая память (FLASH).
Параметры и функции внешнего интерфейса памяти:
- 4-битная шина данных для динамического ОЗУ (DRAM) и 8-битная для
статического ОЗУ (SRAM);
- 22-битная шина адреса мультиплексирована с 8-битной шиной
данных;
- возможность обращения к байту, 16-битному слову и 24-битному
слову при работе со статическим и динамическим ОЗУ;
- адресуемая память при работе с динамическим ОЗУ до 256 мбит;
- 4 мбайта адресуемого статического ОЗУ;
Тактовый генератор микросхемы выполняет генерацию следующих
тактовых сигналов:
- DCLK — тактовый сигнал для ЦСП;
- MCLK — опорный сигнал для кодека;
- LRCLK — тактовый сигнал для правого/левого каналов
последовательного аудиоинтерфейса и кодека;
- сигнал тактирования сдвига для последовательного аудиоинтерфейса
и кодека.
Параметры и функции кодека:
- аналого-цифровое дельта-сигма преобразование входного
стереосигнала;
- динамический диапазон АЦП — 80 дБ;
- цифро-аналоговое дельта-сигма преобразование выходного цифрового
стереосигнала;
- частота дискретизации от 4 до 48 кГц;
- цифровый вход и выход через последовательный аудиоинтерфейс.
Функциональные возможности микросхем приведены в табл. 2.
Таблица 2
| Обозначение |
Тип памяти для программ |
Основная функция |
Режим последовательного интерфейса |
Внешняя память |
Аудио вход |
Аудио выход |
Программное обеспечение |
| TDA7550R |
ОЗУ |
На выбор |
Master или Slave I2C |
FLASH или RAM |
Есть (определяется применением) |
Есть (определяется применением) |
Определяется применением |
| TDA7550 |
ПЗУ |
Распознавание речи |
Slave I2C |
FLASH |
Есть (голосовой сигнал) |
Есть (голосовой сигнал) |
ASR 311 Lernout&Hauspie |
| TDA7551 |
|
Голосовая идентификация |
|
|
|
|
SV208 Lernout&Hauspie |
| TDA7552 |
|
Синтезатор речи |
|
— |
Нет |
|
TTS3000 Lernout&Hauspie |
| TDA7553 |
|
Цифровая фильтрация сигнала |
Master I2C или SPI |
(RAM) |
Есть (необработанный сигнал) |
Есть (обработанный сигнал) |
Программа обработки NCTI |
Применение микросхем серии TDA755X
Микросхема TDA7550 с программным обеспечением ASR311 позволяет
реализовать систему распознавания речи. Параметры и функции такой системы:
- качественное распознавание слов из базового набора в широком
диапазоне изменений параметров голоса;
- высокая помехозащищенность алгоритма распознавания;
- запоминание новых слов в дополнение к базовому набору;
- возможность записывать во внешнюю FLASH-память голосовые
сообщения для поддержки голосового интерфейса;
- управление всеми функциями системы осуществляется через интерфейс
I2C;
- доступны базовые наборы слов для большинства распространенных
языков;
- внешняя FLASH-память используется для хранения базового набора
слов (4 Кбайта на одно слово), дополнительного набора слов (4 кбайт/слово) и
голосовых сообщений (11 кбайт/сек, частота дискретизации 11025 Гц).
Блок-схема системы распознавания речи приведена на рис. 3.
Рис. 3
Микросхема TDA7551 представляет собой однокорпусное решение для
систем идентификации голоса с использованием программного обеспечения SV208.
Парольные фразы запоминаются при тройном повторении (длительность фразы — 1-2
с). В дальнейшем произнесенная парольная фраза сравнивается с параметрами
хранящихся в энергонезависимой памяти парольных фраз. Управление системой
функциями микросхемы осуществляется через последовательный интерфейс
I2C.
Блок-схема системы идентификации голоса приведена на рис. 4.
Рис. 4
Микросхема TDA7552 предназначена для применения в составе системы
синтеза речи по схеме „текст-голос”. Для построения такой системы кроме ЦСП
TDA7552 требуется микроконтроллер ST10 для анализа и преобразования входных
текстовых строк.
Блок-схема системы синтеза речи представлена на рис. 5.
Рис. 5
Внешнее устройство посылает микроконтроллеру текстовые строки в
виде потока символов в кодировке ASCII. Микроконтроллер анализирует и
преобразует поступающие данных с учетом используемого языка (информация о
преобразовании для различных языков содержится во внешней FLASH-памяти, к
которой имеет доступ микроконтроллер). Преобразованные данные микроконтроллер
направляет по шине I2C к микросхеме TDA7552, которая преобразует
полученные данные в речевой сигнал. Программное обеспечение сигнального
процессора TDA7552 не зависит от языка входного текста и не требует
дополнительной внешней памяти. | 
