数字信号处理实验操作教程:3-3 mp3音频编码实验(AD7606采集)

一、实验目的

学习AD7606采集音频数据的方法并掌握MP3音频编码的原理,并实现AD7606采集音频数据进行MP3编码并保存到SD卡。

二、实验原理

AD7606原理图

硬件原理图,找到AD采集,可查看相关控制引脚,同时可看到ADC输入的V1V8通道分别对应CON29CON36口。

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A/D转换

A/D转换,即模数转换,是指将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。一般分为四个步骤进行:取样、保持、量化和编码。前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。

AD7606

TL6748-PlusTEB实验箱上的AD采集是基于 ADI AD7606 芯片进行设计的,具体特性如下:

八通道;

16bit采样;

支持串行和并行读取方式;

支持全部通道 200K 采样率并行采集和转换;

支持真正±10V 或±5V 的双极性信号输入。

模数转换工作过程

AD7606上8个通道的数据是同时采集,轮流转换的。

模数转换模块接到启动转换信号后,按照排序器的设置,开始转换第一个通道的数据;经过一个采样时间的延迟后,将采样结果放入转换结果寄存器保存;按顺序进行下一个通道的转换;如果为连续转换方式则从新开始转换过程;否则等待下一个启动信号。

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音频编解码的主要对象是音乐和语音,音频的编解码格式可分为无压缩的格式、无损压缩格式、有损音乐压缩格式、有损语音压缩格式和合成算法。本实验中使用的MP3格式属于有损音乐压缩格式。音频编解码的目的是减少传输的信息量和减少储存的信息。

AD7606 数据采集模块,16ADC,8通道同时200KHz频率采集,每秒8*200K样本。SPI接口或8080 16并口,可自行选择。 AD7606 数据采集模块特性: 使用AD7606 高精度16ADC芯片 8路模拟输入。阻抗1M欧姆。【无需负电源,无需前端模拟运放电路,可直接接传感器输出】 输入范围正负5V,正负10V。可通过IO控制量程。 分辨率 16。 最大采样频率 200Ksps。 支持8档过采样设置(可以有效降低抖动) 内置基准 单5V供电 SPI接口或16总线接口。接口IO电平可以是5V或3.3V AD7606 数据采集模块实物截图: 2种接口方式: 并口模式跳线:R1 悬空(不贴),R2贴10K电阻 SPI接口模式跳线:R1 贴10K电阻,R2 悬空(不贴) 附件内容例程主要包括AD7606_SPI例程、ADS7606_SPI_51单片机例程等 见截图; 【软件定时采集的实现方案1】 --- 我们提供的SPI例子采用这种方案,见bsp_spi_ad7606.c文件 在定时器中断服务程序中实现: 定时器中断ISR: { 中断入口; 读取8个通道的采样结果保存到RAM; ----> 读取的是上次的采集结果,对于连续采集来说,是没有关系的 启动下次ADC采集;(翻转CVA和CVB) 中断返回; } 定时器的频率就是ADC采样频率。这种模式可以不连接BUSY口线。 【软件定时采集的实现方案2】 --- 我们提供的8080接口例子采用这种方案,见bsp_ad7606.c文件 配置CVA、CVB引脚为PWM输出模式,周期设置为需要的采样频率; ----> 之后MCU将产生周期非常稳定的AD转换信号 将BUSY口线设置为中断下降沿触发模式; 外部中断ISR: { 中断入口; 读取8个通道的采样结果保存到RAM; } 【软件定时采集的实现方案1和方案2的差异】 (1)方案1 可以少用 BUSY口线,但是其他中断服务程序或者主程序临时关闭全局中断时,可能导致ADC转换周期存在轻微抖动。 (2)方案2 可以确保采集时钟的稳定性,因为它是MCU硬件产生的。但是需要多接一根BUSY口线。
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