Adaptive Filtering 功能詳解及代碼實(shí)現(xiàn)

　　摘 要

　　Texas instruments 推出的超低功耗miniDSP 音頻Codec 集成了miniDSP 內(nèi)核，可在耗電極低的工作狀態(tài)下為電池供電的便攜式產(chǎn)品提供高性能的語音及音樂處理能力。AdaptiveFiltering 是miniDSP 的一項(xiàng)重要功能。本文詳細(xì)介紹了該功能的使用方法及注意事項(xiàng)，并給出了示例代碼以供參考。

　　1 miniDSP Codec 簡(jiǎn)介

　　德州儀器半導(dǎo)體公司(Texas Instruments)推出的內(nèi)嵌miniDSP 的音頻編解碼器(簡(jiǎn)稱miniDSP Codec)在普通音頻編解碼器的基礎(chǔ)上提供了強(qiáng)大、靈活的低功耗DSP 引擎來滿足消費(fèi)類電子應(yīng)用中對(duì)音質(zhì)、音效的需求。

　　miniDSP 的內(nèi)核是完全可編程的，支持許多錄音和回放的專用算法。例如：多段均衡(Multi-Band Equalization)、動(dòng)態(tài)噪聲消除(Dynamic Noise Filter)、回聲消除(Echo Cancellation)等。miniDSP Codec 具有非常優(yōu)秀的電源管理功能，在提供強(qiáng)大的音效處理能力的同時(shí)兼顧了低功耗特性，非常適合電池供電的便攜式產(chǎn)品應(yīng)用，例如智能手機(jī)，多媒體播放器，導(dǎo)航儀，電子相框等。

　　TLV320AIC3254(簡(jiǎn)稱AIC3254)是miniDSP Codec 的典型器件，本文將基于該器件展開分析。其他miniDSP Codec 均具有類似的架構(gòu)、功能及使用方法。請(qǐng)用戶參考相應(yīng)產(chǎn)品的器件手冊(cè)獲得詳細(xì)信息。

　　1.1 miniDSP Codec 架構(gòu)

　　以AIC3254 為例，該miniDSP Codec 集成了兩個(gè)miniDSP 內(nèi)核，如圖1 所示，miniDSP-A 位于ADC 信號(hào)路徑上，主要負(fù)責(zé)ADC 采樣后的數(shù)字音頻流處理。miniDSP-D 位于DAC 路徑上，主要負(fù)責(zé)I2S 總線輸入的數(shù)字音頻流處理。miniDSP-A 和miniDSP-D 之間有互聯(lián)的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線可用于數(shù)據(jù)交換及共享代碼空間。

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　　圖 1. miniDSP 音頻Codec 內(nèi)部簡(jiǎn)化框圖

　　除了Audio Codec 以外，某些ADC、DAC 也擁有miniDSP 內(nèi)核，本文介紹的部分內(nèi)容也適用于該類器件。請(qǐng)參考相應(yīng)器件的手冊(cè)獲得詳細(xì)信息。

　　1.2 miniDSP 內(nèi)存架構(gòu)及寄存器地址

　　miniDSP-A 和D 分別有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間。每個(gè)DSP 的內(nèi)存分為指令內(nèi)存(Instruction RAM)、數(shù)據(jù)內(nèi)存(Data RAM)和系數(shù)內(nèi)存(Coefficient RAM)三類。

　　? 指令內(nèi)存用于存儲(chǔ)miniDSP 的運(yùn)行指令及程序。

　　? 數(shù)據(jù)內(nèi)存用來暫存miniDSP 運(yùn)行時(shí)的運(yùn)算結(jié)果等臨時(shí)數(shù)據(jù)。

　　? 系數(shù)內(nèi)存用來存儲(chǔ)miniDSP 音效、增益等控件的參數(shù)數(shù)據(jù)。

　　指令內(nèi)存和系數(shù)內(nèi)存均可通過映射的I2C 或SPI 地址來進(jìn)行讀寫。Codec 上電時(shí)主控芯片需要通過I2C 或SPI 接口將miniDSP 程序下載到指令內(nèi)存和系數(shù)內(nèi)存以供運(yùn)行。以TLV320AIC3254 為例，指令內(nèi)存、系數(shù)內(nèi)存的寄存器映射地址及功能如表1 所示：

　　表 1. TLV320AIC3254 內(nèi)存架構(gòu)及寄存器地址

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　　從寄存器映射地址可發(fā)現(xiàn)，miniDSP-A 和 miniDSP-D 的系數(shù)內(nèi)存控件均被等分成兩塊：Buffer-A和Buffer-B。當(dāng)Adaptive Filtering 功能關(guān)閉時(shí)，Buffer-A 和Buffer-B 是一個(gè)整體，連續(xù)的存儲(chǔ)空間。當(dāng)Adaptive Filtering 功能開啟時(shí)，兩個(gè)Buffer 的內(nèi)容是完全同步并相互備份的。這種內(nèi)存架構(gòu)是Adaptive Filtering 功能的基礎(chǔ)。

　　注 意:

　　當(dāng)用戶不需要Adaptive Filtering 功能時(shí)，建議關(guān)閉該功能。系數(shù)內(nèi)存(Coefficent

　　RAM)將不會(huì)劃分Buffer-A 和Buffer-B。能提供多一倍的系數(shù)內(nèi)存給用戶使用。