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基于DSP的车辆碰撞声检测装置设计分析
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2017-10-20
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1 硬件设计
我们设计的碰撞检测装置的原理框图如图1所示，首先采用声音传感器采集各种声音信号，传感器输出的电信号经放大电路放大后，传入声音采集芯片的模拟信号输入端。声音采集芯片将模拟信号进行A/D转换后，送到DSP模块做进一步处理。DSP模块实时地处理所采集到的声音信息，判断是否有车辆碰撞事故发生。存储器模块和DSP模块相连，用于储存需要处理的数据和固化的代码数据，并为DSP模块运算时提供临时存储空间。报警模块和通讯模块与外部救援中心相通讯，一旦DSP模块检测到车辆发生碰撞事故，报警模块就向外发送报警信息。下面分别介绍主要模块功能。
1.1 声音采集模块
声音采集模块使用电容式声音传感器，采样频率为30Hz~18kHz，由于车辆噪声信号的频率一般不会超过10kHz，所以该声音传感器可很好的实现采样。声音传感器将采集到的模拟信号送入放大电路放大后传送到声音采集芯片。
声音采集芯片采用TLV320AIC23B（简称AIC23），它是TI公司的一款高性能立体声音频编解码器芯片，具有48kHz带宽，可以满足包括噪声信号在内的声音信号的采集要求。AIC23对采集到的模拟信号进行双声道立体声A/D转换，可以在8kHz-96kHz的采样率下提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样数据。本系统将外部声信号以32kHz采样频率采集，每秒采集32000个声音数据，并将采集数据的长度设为16bit，这样A/D转换之后模拟信号变成了16位的数字信号。模拟信号转化为数字信号之后，AIC23将数据传输给DSP模块，供DSP模块作下一步处理。
本系统将AIC23的MODE引脚设置为O，控制接口设置为I2C的工作方式，AIC23与DSP模块的数据传输接口使用的是DSP模式。这样DSP模块就可以控制AIC23协同工作，并接收AIC23采集到的数据。
1.2 DSP模块
DSP模块是整个系统的核心，完成音频信号的采集、控制、存储、处理以及与外界通讯等功能。选用的是TI公司生产的DSP芯片TMS320V-C5509（简称VC5509），它是一款性价比极高的16位定点DSP，具有多个高性能运算单元，系统时钟为144MHz，指令运算速度高达1OOMMACS，而且提供丰富的片上扩展接口。
VC5509有两个多通道缓冲串行口（McBSP），McBSP具有与标准串行接口相同的基本功能，并在标准串行接口的基础之上对功能进行了扩展。本系统使用的语音采集芯片AIC23就通过McBSP和DSP相连接，其连接示意图如图2所示。其中CLKX为发送时钟，CLKR为接收时钟，它们都和AIC23的系统时钟BCLK相连。FSX和FSR实现发送和接收的帧同步，对应AIC23的LRCIN和LRCOUT引脚。数据发送引脚DX和数据接收引脚DR分别与AIC23的DIN和DOUT相连，完成串行数据发送和接收操作。
我们设计的碰撞检测装置的原理框图如图1所示，首先采用声音传感器采集各种声音信号，传感器输出的电信号经放大电路放大后，传入声音采集芯片的模拟信号输入端。声音采集芯片将模拟信号进行A/D转换后，送到DSP模块做进一步处理。DSP模块实时地处理所采集到的声音信息，判断是否有车辆碰撞事故发生。存储器模块和DSP模块相连，用于储存需要处理的数据和固化的代码数据，并为DSP模块运算时提供临时存储空间。报警模块和通讯模块与外部救援中心相通讯，一旦DSP模块检测到车辆发生碰撞事故，报警模块就向外发送报警信息。下面分别介绍主要模块功能。
1.1 声音采集模块
声音采集模块使用电容式声音传感器，采样频率为30Hz~18kHz，由于车辆噪声信号的频率一般不会超过10kHz，所以该声音传感器可很好的实现采样。声音传感器将采集到的模拟信号送入放大电路放大后传送到声音采集芯片。
声音采集芯片采用TLV320AIC23B（简称AIC23），它是TI公司的一款高性能立体声音频编解码器芯片，具有48kHz带宽，可以满足包括噪声信号在内的声音信号的采集要求。AIC23对采集到的模拟信号进行双声道立体声A/D转换，可以在8kHz-96kHz的采样率下提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样数据。本系统将外部声信号以32kHz采样频率采集，每秒采集32000个声音数据，并将采集数据的长度设为16bit，这样A/D转换之后模拟信号变成了16位的数字信号。模拟信号转化为数字信号之后，AIC23将数据传输给DSP模块，供DSP模块作下一步处理。
本系统将AIC23的MODE引脚设置为O，控制接口设置为I2C的工作方式，AIC23与DSP模块的数据传输接口使用的是DSP模式。这样DSP模块就可以控制AIC23协同工作，并接收AIC23采集到的数据。
1.2 DSP模块
DSP模块是整个系统的核心，完成音频信号的采集、控制、存储、处理以及与外界通讯等功能。选用的是TI公司生产的DSP芯片TMS320V-C5509（简称VC5509），它是一款性价比极高的16位定点DSP，具有多个高性能运算单元，系统时钟为144MHz，指令运算速度高达1OOMMACS，而且提供丰富的片上扩展接口。
VC5509有两个多通道缓冲串行口（McBSP），McBSP具有与标准串行接口相同的基本功能，并在标准串行接口的基础之上对功能进行了扩展。本系统使用的语音采集芯片AIC23就通过McBSP和DSP相连接，其连接示意图如图2所示。其中CLKX为发送时钟，CLKR为接收时钟，它们都和AIC23的系统时钟BCLK相连。FSX和FSR实现发送和接收的帧同步，对应AIC23的LRCIN和LRCOUT引脚。数据发送引脚DX和数据接收引脚DR分别与AIC23的DIN和DOUT相连，完成串行数据发送和接收操作。
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