Lời nói đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, vai trò của kỹ thuật số, kỹ thuật máy tính ngày càng trở nên to lớn Nó xâm nhập vào mọi lãnh vực của đời sống xã hội Nó thúc đẩy tự động hoá sản xuất, cũng như các sinh hoạt của con người
Trong khuôn khổ của một đề tài thực tập, dựa trên các nhu cầu thực té, với nhiệm vụ thiết kế hệ thống ghi âm số điện thoại 8 kênh tự động, em đã tham khảo các mô hình đã có, đưa ra một số phương án khả thi Phương án tối ưu nhất được thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ ghép nối và các môdule phần mềm
Trong quá trình thực tập em cũng học được nhiều kiến thức và kinh nghiệm mới, tuy nhiên do trình độ còn hạn hẹp, ít kinh nghiệm nên đề tài còn
nhiều thiếu sót
Trang 2Thiết hế hệ thống ghi âm số
I.Nhiệm vụ
Hệ thống ghi âm số cần thực hiện những nhiệm vụ sau: - Thu tín hiệu thoại đồng thời trực tiếp từ 8 kênh thoại - _ Mã hoá thành tín hiệu số
-_ Tổ chức lưu trữ - Playback
Phần cứng của hệ thống gồm
-_ Mạch thu và chuyển đổi tín hiệu tiếng nói - _ Khối điều khiển - Luu tre - Playback(Sound card) Phần mềm bao gồm -_ Chương trình điều khiển thu tín hiệu thoại - _ Tổ chức lưu trữ thành file -_ Chương trình playback
Chuyển Khối Playback
8 Phone | đối tín điêu
hiệu khiên
Sơ đồ khối của hệ thống ghi âm
Trang 3Tín hiệu thoại là tín hiệu tiếng nói, để xử lý và lưu trữ cần phải chuyển về tín hiệu số Dựa các đặc tính của tín hiệu tiếng nói ta có thể mã hoá PCM 8bit theo luật ¡ hoặc luật A, vừa tiết kiệm dung lượng lưu trữ, đường truyền vẫn đảm bảo được chất lượng âm thanh
Việc ghi âm các cuộc đàm thoại chủ yếu phục vụ cho việc giám sát, do đó các cuộc thoại phải được lưu trữ hợp lý, dạng cơ sở dữ liệu dé dễ dàng cho việc
tìm kiếm, playback Phải lưu trữ đầy đủ các thông tin của cuộc đàm thoại như thời lượng, thời gian bắt đầu,két thúc Cập nhật các cuộc thoại theo thời gian thực, nên cơ sở dữ liệu cần tổ chức để đáp ứng được tốc độ của hệ thống Các cuộc thoại phải được lưu trữ trong một thời gian nhất định(1,2 năm) nên tiết bị lưu trữ cần có dung lượng đủ lớn
Phát lại các cuộc thoại diễn ra đồng thời với việc ghi âm Hệ thống cần xây dựng chương trình điều khiển soundcard, chương trình ứng dụng để truy
cập cơ sở dữ liệu và phát lại các cuộc thoại thông qua sound card II Phương án hiện có
Hiện nay, tại một số cơ sở có nhu cầu ghi âm điện thoại được trang bị các máy ghi âm cơng nghiệp của nước ngồi, giá thành khá cao khoảng vài trăm
triệu VND
Tại trung tâm điều độ lưới điện miền Bắc A1, đang sử dụng thiết bị ghi âm CR500T comunication recorder của hang TEAC corporation
Thiết bị này sử dụng một hệ vi xử lý chuyên dụng, ghi âm trực tiếp từ đường điện thoại Sau đây là một số đặc điểm kỹ thuật của thiết bị này
1 Mô tả sơ bộ
+Thiết bị cho phép ghỉ lại các cuộc đàm thoại có thời lượng dài
+Có khả năng thu từ 8 đến 56 kênh htoại đồng thời, có các ché độ 8, 16,
24, 32, 40, 48, 56 kênh
Trang 4Thiết hế hệ thống ghi âm số
+Thông tin được lưu trữ trên băng từ : DAT (DDS2 standard), 3.5” MO(magneto optical) drive (ISO/IEC CD15041 standard) hoặc 5” MO drive (ISO/IEC CD14517 standard)
2 Đặc điểm
+ Ghi âm hiệu quả: Một băng ghi đơn DDS2- standard có thể ghi 850 giờ kênh Một đĩa 3.5” MO 640MB ghi được 150 giờ kênh
+ Hai driver điều khiển ghi âm: cho phép thay đổi chế độ: serial mode hay dual mode
+ Khối xác định tín hiệu thoại chuyên dụng + Bộ Time code
+ Recall
+ Playback trong khi recording
+ Có khả năng tìm kiếm các cuộc đàm thoại theo thời gian cuộc gọi hoặc theo số của cuộc gọi
+ Điều chỉnh tốc độ play cho phù hợp với người nghe lại cuộc gọi + Có thể phát lẫn nhiều kênh đồng thời
+ Có thể tự động xác định thời điểm bắt đầu cuộc gọi để ghi âm do có hỗ
trợ VOX
3 Các khối chức năng chính +Recording
e Thiết bị này hỗ trợ 3 kiểu ghi âm Mỗi kênh có thể sử dụng một kiểu ghi âm khac nhau:
-_ Ghi âm từ thời điểm bắt đầu liên lạc(OFF HOOK) đến thời điểm kết thúc liên lạc(ON HOOK) bừng cách xác định dòng điện trên đường dây điện thoại
- _ Ghi âm voice, sử dụng chức năng VOX Khi trên kênh thoại không có tín hiệu thoại trên 6 giây sẽ kết thúc ghi âm
- _ Ghi âm đặc biệt dùng cho các tín hiệu điều khiển mở rộng
e Ghi 10 chữ số cuối cùng bằng việc xác định tín hiệu DTMF của mỗi cuộc gọi
Trang 5Ghi thông tin về cuộc gọi
- _ Số thứ tự kênh của cuộc gọ -_ Thời điểm bắt đầu cuộc gọ -_ Thời điểm kết thúc cuộc gọi - _ Số điện thoại gọi(DTMF) e Ghi thời gian ngày tháng bắt đầu cuộc gọi e Dual operation
e Serial operation e Endless operation e Single operation +Playback and monitor
e Chức năng monitor: Có thể nghe 4 kênh đồng thời( cũng có thể tất cả các kênh) Trong khi đang, có thể giám sát voice input của mỗi kênh
e Tìm kiếm : Có thể tìm theo thời gian hoặc số cuộc gọi e Instant recall
e Pause : pause play mode e Skip Forward va Skip back e FAST/SLOW
e Fast Forward va rewind + Time code
e Xác định thời gian theo : Year, Month, Day, Hour, Minute e Có thể lựa chọn time code IRIG-B
e Đồng bộ cho hai hoặc nhiều CR-500 cùng hoạt động
+ Điều hành từ xa và báo động e Điều hành từ xa
- Điều khiển từ xa dùng RS-232C
- Không đồng bộ, 9600(mặc định),19200,38400,57600,115200 bps - 8 bits data, 1 bit stop, no parity, no procedure
Trang 6Thiết hế hệ thống ghi âm số + Các chức năng khác:
e Man hinh LCD 4 characters x 4 lines
e UPS cấp nguồn thêm 5 phút kể từ khi mắt nguồn cấp e Power switch OFF protect
e Chức năng tự kiểm tra khi các thiết bị khi bắt đầu hoạt động 4.Các thông số + Voice System e Tần số láy mẫu 8Khz e Số bit lượng tử 8 bits(bằng luật 1) e Dải tần 300 đến 3400Hz e S/N ratio 40dB hoặc hơn
e Input level (-50 đến 0 dBV) với AGC
e Dải AGC -B0 đến -30 dBV(-48 đến -28dBm) at maximum sensitivity -20 dén 0 dBV(-18 dén 2 dBm) at maximum sensitivity
eTrở kháng đầu vào _ 10kO hoặc hơn(tại 1kHz)
eMonitor output -2.2dBVx1(RCA pin jack, AUX I/Oconnector) -40dBVx1(3.5 @ jack)
e Speaker output 0.5W
e Earphone output 1mW
e Dải Biến đổi VOX -50 đến -20 dBV
e BEEP TONE output -30dBm hoặc nhỏ hơn(FCC standard) + Hệ thống điều khiển
e Phương tiện ghi âm
-Bang tiv theo chuan DDS standart 60m(1.3GB) 90m(2GB)
e DDS driver theo chudn DDS standard, không nén
e Thời gian ghi âm
-CR-500T 120m tape ghi được 850 giờ kênh e Đơn vị truyền thông nhỏ nhất : 16 seconds e Thời gian điều chỉnh đồng hồ: Khoảng 1 tháng
Trang 7e Nguồn cấp 90 — 132 VAC, 50/60 Hz
e Tiêu thụ nguồn 160 -200 VA
Đây là một thiết bị ghi âm chuyên dụng, do vậy có nhiều ưu điểm Có thể ghi âm đồng thời được 56 kênh
Có khả năng xác định tín hiệu thoại: tín hiệu Hook-off, tín hiệu âm thanh
Nhiều chế độ linh hoạt Playbach trộn lẫn nhiều kênh Nhiều chức năng kèm theo khác Có giao tiếp RS-232
Thiết bị độc lập gọn nhẹ Tuy nhiên, nó cũng có một số nhược điểm:
Giá thành quá cao
Giao diện kém
Khả năng tìm kiếm không linh hoạt
Trang 8Thiết hế hệ thống ghi âm số
III.Các phương án đề xuất
Dựa trên phân tích nhiệm vụ của hệ thống, đây là một hệ vi xử lý thời gian
thực Có thể xây dựng hệ thống theo các phương án sau: - _ Xây dựng hệ nhúng dựa trên các vi điều khiển - _ Xây dựng vi mạch nối ghép với máy tính 1 Xây dựng hệ thống ghi âm sử dụng vi điều khiển Xác Mã
Phone định | voice | hoá controll Souncard
trang thai tin n Micro
tín hiệu data Controller
hiéu
status
Database
Sơ đồ khối của hệ thống
Tín hiệu thoại được đưa qua bộ phận xác định trạng thái tín hiệu trên đường dây điện để xác định xem kênh thoại có được kết nối hay không Tín hiệu
trạng thái sẽ được đưa đến vi điều khiển Tín hiệu thoại được đưa vào khối mã hoá thành dạng dữ liệu PCM Dữ liệu sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu Khi có yêu cầu playback, dữ liệu sẽ được đưa qua soundcard ra loa
Trên sơ đồ khối, vi điều khiển phải nối ghép với khối thu thoại, khối lưu trữ, khối play back
Vì đây là ứng dụng thời gian thực nên vi điều khiển cũng phải có khả năng xử lý thời gian thực, có thể là các vi điều khiển thuộc dòng RISC
Trang 9thì cần lập trình điều khiển đĩa, tổ chức file Do đó chỉ phí cho xây dựng phần
mềm điều khiển là rất lớn Những vi điều khiển có kèm hệ điều hành thì giá thành cao Bộ nhớ sử dụng công nghệ Flash, hiện nay có dung lượng nhỏ và giá thành rất cao Hơn nữa, vẫn phải xây dựng file system
Việc xây dựng khối playback, ta có thể sử dụng các vi mạch DAC, DSP để thiết kế một soundcard Việc thiết kế này còn phức tạp hơn nhiệm vụ chính của hệ thống ghi âm Có thể tạo các bus mở rộng như ISA để phối ghép với các soundcard có sẵn Ta cũng có thể sử dụng riêng một máy tính PC có soundcard, chạy chương trình ứng dụng truy cập cơ sở dữ liệu để playback
Phương án này đòi hỏi xây dựng phần cứng khá phức tạp Khối lượng cho phần mềm hệ thống cũng rất lớn Do vậy chỉ phí thực hiện sẽ lớn
2 Sử dụng card thu thoại ghép nối với PC
PC là một hệ vi xử lý đa năng Hiện nay PC ngày càng phổ biến và giá thành rẻ PC có nhiều lựa chọn để mở rộng qua các rãnh cắm mở rộng ISA, PCI, USB hoặc các cổng vào ra
Một trong nhưng ưu điểm lớn trong việc sử dụng PC là PC đã có các hệ
điều hành hoàn chỉnh Việc điều khiển phối ghép với đĩa cứng hay soundcard được hệ điều hành hỗ trợ Hệ thống file đã có sẵn
PC có giao diện thuận tiện, dễ xây dựng các ứng dụng trên đó Hơn nữa
ta vẫn có thể sử dụng máy PC cho nhiều chức năng khác ngoài chức năng điều khiển ghi âm
IV Thiết kế hệ thống ghi âm số điều khiển bằng PC
Hệ thống bao gồm các thiết bị phần cứng và các module phần mềm Phần cứng của hệ thống ghi âm số nhiều kênh dùng PC cần phải xây
dựng là card thu thoại nhiều kênh
Các module phần mềm bao gồm:
- _ Phần mềm điều khiển card thu thoại - _ Tổ chức cơ sở dữ liệu
- Điều khiển soundcard
Trang 10Thiết hế hệ thống ghi âm số 1 Card thu thoại nhiều kênh
Bản mạch mở rộng có thể được nối ghép với PC qua bus ISA, USB hay cổng máy in Mạch phải có khả năng thu được đồng thời cả 8 kênh Tín hiệu thoại được mã hoá PCM 8 bit, tần số lấy mẫu là 8 kHz, thì tốc độ truyền dữ liệu âm thanh phải đạt 64kbyte/s Ngoài ra còn có tín hiệu trạng thái, điều khiển và trễ của PC, do vậy tốc độ bus mở rộng phải đạt vài trăm kbyte/s Các bus ISA, USB có thể đáp ứng được tốc độ này, nhưng có thể nối ghép qua cổng LPT vừa đơn giản, vừa đạt yêu cầu tốc độ Cổng LPT ở ché độ EPP có thể truyền dữ liệu với tốc độ từ 500KByte-2Mbyte phone C Đệm Xác định O SIPO 8bit trạng thái D $ kênh | E : Cc i Line Select SYNC MUX YS 8x8_1 _ Đa | PC NN AN NNN > Zz 5 Thanh ghi trạng thái kênh Status Sơ đồ khối của vi mach thu thoại
Card thu thoại gồm các khối chức năng sau: « Khối xác định trạng thái tín hiệu:
Khôi này có nhiệm vụ xác định loại tín hiệu trên đường điện thoại được đưa tới.Có nhiều cách xác định trạng thái:
- Xác định xem hiện có kết nối hay không kết nối(Hook- on,Hook-off)
-_ Xác định xem có tín hiệu thoại hay không
Trang 11
Một máy điện thoại đều phải gồm có hai phần mạch cơ bản, đó là mạch thu phát tín hiệu chuông và mạch đàm thoại Bộ xác định trạng thái sẽ xác định thời điểm máy điện thoại chuyển sang kênh thoại(Hook-on)_ để báo cho hệ thống biết sẵn sàng ghi âm kênh đó Nếu kênh liên tục ở trạng thái ghi âm thì sau 1 chu kỳ ghi âm của kênh(ghi 1 byte dữ liệu dạng PCM), thì khối này lại ghi vào thanh ghi trạng thái thông tin về kênh Các tín hiệu trạng thái kênh kết hợp lại qua cổng AND tạo thành yêu cầu ngắt đưa về CPU
e Codec:
Codec là bộ mã hoá và giải mã tín hiệu Một số vi mạch codec dành riêng cho tín hiệu tiếng nói Khối này có nhiệm vụ chuyển đổi ADC,mã hoá tín hiệu tiếng nói thành dạng PCM 8 bit theo luật ¡ Ví mạch TP3054 của National là một IC chuyên dùng cho mã hoá tiếng nói Tín hiệu vào là tín hiệu tiếng nói trên điện thoại đưa đến chân VFx.Tín hiệu đưa ra là nối tiếp tại đầu ra 3 trạng thái Dx Chu kỳ lấy mẫu được đưa vào chân FS,(8kHz) Sau 8 chu kỳ đồng hồ tại chân
BCLKx thì TP3054 sẽ đưa ra dữ liệu mã hoá của một mẫu Dữ liệu này sẽ được
đưa qua bộ đệm để chuyển nối tiếp thành song song (SIPO)vào xử lý e Bộ dồn kênh:
Bộ dồn kênh bao gồm 8 khối Mux 8-1 có khả năng chuyển song song một byte dữ liệu của một kênh được chọn về PC 8 đầu ra của MUX sẽ nối với thanh
ghi dữ liệu của cổng LPT Tín hiệu chọn kênh và tín hiệu chuyển dữ liệu đưa ra
từ PC và được điều khiển bằng chương trình con phục vụ ngắt e Thanh ghi trạng thái kênh
Thanh ghi này là thanh ghi 8 bit, có thể vào ra song song Mỗi bit của thanh ghi là cờ của kênh, báo hiệu trạng thái của kênh là đang kết nối hay không
Bit ¡ =0 kênh đang rỗi =1 kênh bận(active)
Tín hiệu trạng thái của các kênh được đưa đến đầu vào song song của thanh ghi PC sẽ đọc nội dung của thanh ghi khi xử lý ngắt
Hoạt động :
Trang 12
Thiết hế hệ thống ghi âm số
Tín hiệu điện thoại qua khối xác định trạng thái kênh Nếu 1 kênh có kết
nối sẽ tạo một ngắt đưa về PC đồng thời ghi vào thanh ghi trạng thái và chuyển
tín hiệu thoại sang bộ codec Bộ codec sẽ mã hoá tín hiệu âm thanh thành dạng
PCM 8bit, đưa ra bộ đệm SIPO, sau đó chuyển đên MUX Chương trình con
Trang 13Trên sơ đồ ghép nối str dung cac IC sau: IC TP3054 : bộ codec
IC TP3155: khối tạo xung đồng bộ cho TP3054
IC 74LS164: thanh ghi dịch SIPO 8bit IC 74LS151: MUX 8-1
IC MUX 2-1
IC 74199: thanh ghi vào ra song song 8 bit 2 Tổ chức cơ sở dữ liệu
Dữ liệu lưu trữ là các file âm thanh dưới định dạng file *.wav dang PCM 8 bit Những dữ liệu này sẽ được cập nhật bởi hệ thống ghi âm và được truy
xuất bởi trình ứng dụng playback để giám sát, kiểm tra nội dung các cuộc thoại Do vậy, dữ liệu cần phải được tổ chức sao cho cập nhật nhanh rong gian thực, dễ dàng tìm kiếm
Sử dụng PC có sẵn hệ điều hành, thì việc tổ chức lưu trữ trên những đĩa cứng dung lượng lớn trở nên dễ dàng Trong việc giám sát các cuộc gọi, một
thông tin quan trọng nhát để xác định các cuộc gọi là thời gian diễn ra các cuộc
gọi Do đó hệ thống tổ chức lưu trữ các file âm thanh sẽ được lưu theo cơ chế phân cấp về thời gian Dữ liệu lưu trữ của hệ thống sẽ lưu trữ theo từng năm
Tát cả các cuộc gọi ghi được trong năm sẽ lưu trữ theo một thư mục với tên
yearxxxx(xxxx: tên năm) Trong mỗi thư mục năm sẽ có một file ghi thông tinphục vụ cho việc cập nhật và tìm kiếm :info.rcd Mọi truy cập đến các cuộc thoại được ghi trong một năm đều phải truy cập qua file này Mỗi một cuộc thoại của mỗi kênh sẽ được lưu vào các file *wav riêng
File info.rcd chứa một số các cấu trúc dữ liệu cơ bản để phục vụ cho việc cập nhật và tìm kiếm được nhanh chóng
Phần đầu file là một mảng có định hai chiều các bản ghi Mỗi phần tử của mảng này là header của một danh sách liên kết Cấu trúc của phần tử Header so với các phần tử còn lại trong danh sách liên kết là khác nhau
Trang 14
Thiết hế hệ thống ghi âm số CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 CH8 File File * wav * wav PL oF L ]} |er | 372 File phân * wav tử File File | * wav * wav L | L_}- | [ Nut | File * wav
Cấu trúc dữ liệu của file info.red dé quan ly cac file *.wav
Thông tin về các file *.wav được phân cấp theo kênh và theo thời gian Thời gian được phân cấp theo tháng, ngày, giờ phút, giây
Mảng hai chiều Manage sẽ cung cấp thông tin về kênh, tháng và ngày
Mỗi phần tử của mảng sẽ là Header của danh sách liên kết chứa thông tin về
các cuộc thoại của một kênh trong một ngày
Cấu trúc của một phân tử của mảng hai chiều: struct channeldate
{
int Totalfile; /tỗng số cuộc gọi trong một ngày int Firstposition; Z vị trí của phần tử đầu tiên của
/danh sách liên kết trong file
Trang 15
conversation * Firstlink;// con trỏ tới phần tử đầu tiên / của danh sách liên kết
Để truy cập đến bảng thông tin kênh c,tại ngày thứ d tháng m, thì địa chỉ
của nó là:
Manage [c] [(m-1)*31+d]
Cột là thông tin về kênh, hàng thông tin về ngày trong năm Mỗi cột sẽ có 372 phần tử, do quy ước tất cả các tháng trong năm đều có 31 ngày để có được công thức truy cập mảng trực tiếp
Danh sách liên kết đơn mang thông tin của các cuộc thoại trong ngày được ghi theo trật tự thời gian Cấu trúc của một phần tử trong danh sách liên kết:
struct conversation {
int hour; /gio’ cuéc thoai bat dau int minute; /phút cuộc thoại bắt đầu int second; /giay cuéc thoai bat dau
int longtime; / thời gian cuộc gọi tính bằng giây int dial; /quay số hay không
int phonenumber; //số điện thoại liên lạc phụ thuộc /trường dial
char* filename; đường dẫn tới file *.wav
int Nextposition; _ ⁄ vị trí của phân tử tiếp theo trên file conversation * Nextlink;// con trỏ tới phần tử tiếp theo
b
Đặt mặc định vị trí NULL trong file là 0
Cấu trúc này lưu trữ thông tin về giờ, phút, giây diễn ra cuộc thoại, thời gian cuộc gọi, máy gọi đi(số điện thoại được gọi) hay bị gọi tới(số máy gọi tới) Cấu trúc sẽ lưu trữ đường dẫn tới file *.wav chứa nội dung của cuộc gọi Hai
Trang 16
Thiết hế hệ thống ghi âm số
trường Nextposition và Nextlink dùng để tổ chức danh sách liên kết trong file và trong bộ nhớ trong
Việc lưu trữ thông tin của cuộc thoại trong một ngày bằng một danh sách liên kết tạo sự linh hoạt trong các cập nhật vào file info.rcd, do không thể biết trước được số cuộc gọi diễn ra trong ngày Hơn nữa, số cuộc gọi trong một ngày không phải lớn lắm, nên dễ dàng cho việc tìm kiếm
Truy xuất cấu trúc dữ liệu trên, phải liên tục đọc file, làm việc với bộ nhớ ngoài tốc độ sẽ chậm, không phù hợp với các ứng dụng thời gian thực tuy nhiên có thể xây dựng các danh sách liên kết trong bộ nhớ trong dựa trên các trường
Firstlink và Nextlink Sau một thời gian xác định sẽ cập nhật lại vào file
3.Các module phần mềm
a Phần mềm điều khiển card thu thoại
Phương pháp vào ra với card thu thoại là sử dụng ngắt Tại chế độ EPP của cổng LTP thì chân 10 (Ack) là chân báo ngắt Chân này được đưa đến chân IRQ7 của vi mạch PIC8259 tương ứng với vector ngắt 0Fh
Chế độ EPP của cổng LPT phải được khởi động bằng cách khởi động vi
mach superlO hỗ trợ cho cổng LPT
Phần mềm điều khiển sẽ có hai chức năng : - _ Khởi động cho card thu thoại - _ Chương trinh con phục vụ ngắt Khởi động cho card thu thoại thực hiện theo các bước
- _ Khởi động chế độ EPP của cổng LPT
- Cài dặt chương trình con phục vụ ngắt tại vector ngắt 0Fh
Trang 18
Thiết hế hệ thống ghi âm số
b.Điều khiển soundcard và playback
Các soundcard nối ghép với PC qua ISA hoặc PCI bus Các soundcard này theo chuẩn của Blaster.Một soundcard gồm các bộ phận khối sau:
-_ Bộ xử lý tín hiệu số - _ Bộ tổng hợp âm thanh
- Giao dién MIDI (musical instrument digital interface) - Giao dién voi CD-ROM
Hai khối trên thường được tích hợp trên cùng một bộ phận là DSP(Digital Signal Processing)
Soundcard Blaster có các cổng vào ra có thể lập trình được Địa chỉ cơ sở của card là 2x0h(x có thể là 2,4,6,8) Trên card có 20 cổng vào ra dùng cho FM synthesized music, mixed setting, DSP programming và CD-ROM access Trong số cổng l/O, có 5 cổng dành cho lập trình DSP
IOaddress Description Access
Base+6h Reset DSP Write only
Base+Ah DSP read data port Read only
Base+Ch DSP write command/data Write
Base+Ch DSP write buffer status Read
Base+Eh DSP read buffer status Read only
Lập trình trao đổi dữ liệu với soundcard qua DMA controller
DMAC: điều khiển truyền dữ liệu giữa thiết bị ngoại vi và bộ nhớ không
qua CPU Vi mạch 8237A điều khiển việc này Trong IBM PC có hai DMAC, một
truyền dữ liêu 8 bit, một truyền dữ liệu 16 bit DMAC 1 dùng cho truyền 8 bit với
các kênh 0, 1, 2, 3, DMAC2 dùng cho truyền 46 bit với các kênh 4, 5, 6, 7
Các thanh ghi và địa chỉ của nó :
Trang 19
- Các thanh ghi địa chỉ cơ sở và thanh ghi đếm Controller | lO Address Function
DMA 1 00 Channel 0 address
8-bit 01 Channel 0 count
Slave 02 Channel 1 address 03 Channel 1 count 04 Channel 2 address 05 Channel 2 count 06 Channel 3 address 07 Channel 3 count
DMA 2 co Channel 4 address
16-bit C2 Channel 4 count Master c4 Channel 5 address C6 Channel 5 count cs Channel 6 address CA Channel6 count cc Channel 7 address CE Channel 7 count - Các thanh ghi điều khiển Address DMAC1|DMAC2
0A D4 |Write single mask register 0B D6 |Write mode register 0C D8 |Clear byte pointer flip-flop - Các thanh ghi trang Function WO Address Function
87 8-bit DMA channel 0 page 83 8-bit DMA channel 1 page 81 8-bit DMA channel 2 page 82 8-bit DMA channel 3 page 8B 16-bit DMA channel 5 page
89 16-bit DMA channel 6 page 8A 16-bit DMA channel 7 page
Các bước để khởi tạo trao đổi dữ liệu với soundcard qua DMA: - Tinh dia chi tuyén tinh cua vung dém
- _ Thiết lập mặt nạ Disable kênh trao đổi dữ liệu với soundcard :
Trang 20
Thiết hế hệ thống ghi âm số
OUT TGMATNA,4+[channelDMA mod 4]
ChannelDMA kênh DMA dùng để trao đổi dữ liệu với soundcard - _ Xoá mạch lật F/L - _ Ghi chế độ làm việc cho DMA 7 6 5 4.3 2 1 0 [ | | | | [| J Jf |] chon kénh chế độ hoạt động Địa chỉ tăng/giảm chế độ truyền
Cho phép tự khởi đầu Dạng thức của thanh ghi chế độ
Để làm việc với soundcard, thanh ghi chế độ cần được thiết lập: chế độ hoạt động đặt ở chế độ chuyển từng byte, địa chỉ tăng Chế độ khởi đầu đặt cho phép tự khởi đầu Chế độ truyền đặt 01 cho playback và 10 cho recording Kênh được chọn là kênh DMA dành cho soundcard Sau đây là các giá trị của thanh ghi chế độ tương ứng với các chế độ làm việc của soundcard:
e 48h + channelDMA : Single Cycle Playback e 58h + channelDMA : Auto-initialized Playback e 44h + channelDMA : Single Cycle Record e 54h + channelDMA : Auto-initialized Record - Ghi offset của vùng đệm dữ liệu theo byte thap va byte cao - Ghi độ dài dữ liệu cần chuyển
Trang 21Truy cập cơ sở dữ liệu dựa trên các thủ tục tìm kiếm theo các trường khác nhau Thủ tục tìm kiếm xây dựng theo các thuật toán tìm kiếm trên các cấu trúc dữ liệu cơ bản như đã trình bày ở phần trên Kết quả tìm kiếm sẽ đưa ra list các file cần tìm
Để playback âm thanh cần tiến hành những bước sau:
Các lệnh của DSP được ghi vào cổng +Ch của Soundcard Các lệnh này Xác định vị trí vùng đệm( không vượt quá 64KB)
Thiết lập một chương trình con phục vụ ngắt Lập trình khởi tạo DMA
Đặt tần số lầy mẫu cho DSP Ghi lệnh vào ra cho DSP(+Ch) Ghi chế độ truyền cho DSP
Ghi kích thước khối dữ liệu cho DSP
sẽ quy định cách làm việc của soundcard với DMA - _ D0: tạm dừng chế độ vào ra với DMA 8bit
- D4:Tiép tục chế độ vào ra với DMA 8bit sau khi bị dừng bởi lệnh D0 - _ D5: tạm dừng chế độ vào ra với DMA 16 bit
- D6: tiếp tục chế đọ vào ra với DMA 16 bit sau khi bị dừng bởi lệnh D2
- _ D9: Thoát khỏi chế độ vào ra với DMA 16 bit sau khi truyền xong khối
dữ liệu hiện tại
- DA: Thoát khỏi chế độ vào ra với DMA 8 bit sau khi truyền xong khối
dữ liệu hiện tại
- 1: Lay version cua DSP
- _ Bx:Thiết lập chế độ vào ra với DMA 16 bit Để thiết lập chế độ làm việc với DMA cần lần lượt gửi các thông tin sau đến cổng ghi/lệnh(+Ch):
Trang 22Thiết hế hệ thống ghi âm số
4 bit sau không đổi
Bit 3: khi ghi âm đặt bằng 1
Khi playback đặt bằng 0
Bit 2: quy định chế độ làm việc với DMA: Single Cycle hoặc auto-initialized
Bit 1 Có sử dụng hàng đợi hay không Sử dụng hàng đợi sẽ làm tăng tốc độ truyền âm, không bị gián đoạn giữa các khối dữ liệu + Gửi chế độ với quy cách: 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 Stereo Signed 0 0 0 0 0 = mono ]0 = unsigned 1= stereo] 1=slgned +Gửi kích thước khối dữ liệu(low/high) -Cx tương tự như Bx nhưng dùng cho DMA 8 bit e Chương trình con phục vụ ngắt:
Vì có 2 chế độ vào ra dữ liệu với soundcard qua DMA là Single Cycle và Aufo-lnitialized, nên công việc của chương trình con phục vụ cho mỗi chế độ là khác nhau
Trong chế độ Single Cycle chương trình con phục vụ ngắt thực hiện những công việc sau:
- Thiết lập chế độ làm việc DMA cho khối dữ liệu tiếp theo - Thiết lập chế độ cho DSP làm việc với khối dữ liệu tiếp theo - Chuẩn bị vùng đệm cho khối dữ liệu tiếp theo
- Báo ngắt cho Soundcard bằng cách đọc cổng 2xEh với soundcard 8
bit và 2xFh với soundcard 16 bit
- Báo kết thúc ngắt cho PIC bằng cách ghi vào cổng 20h đến A0h
Để ghép nối vào ra với Soundcard,người ta hay sử dụng chế độ Auto- Inittialized của DMA Khi sử dụng chế độ Single Cycle âm thanh bị gián đoạn giữa các khối dữ liệu, điều này làm giảm chất lượng âm thanh.Trong chế độ Auto-lnitialized chương trình con phục vụ ngắt thực hiện những công việc sau:
- Chuẩn bị vùng đệm cho khối dữ liệu sau
Trang 23
- Báo ngắt cho Soundcard bằng cách đọc cổng 2xEh với soundcard 8
bit và 2xFh với soundcard 16 bit
- Báo kết thúc ngắt cho PIC bằng cách ghi vào cổng 20h đến A0h
Trang 24
Thiết hế hệ thống ghi âm số Mục lục 2.Đặc điểm L0 00002211 n HH1 111 TH 1111 11g vn vn hưyn 4 3.Các khối chức năng chính + 211111111 E+£++SEErexxxsree 4 Fe 3u nmn 6
Il Các phương án đề xuất - - L1 2112222211 11123E11 1115582111115 8211 1kg 8 1 Xây dựng hệ thông ghi âm sử dụng vi điều khiễển - 8
2 Hệ thống ghi âm sử dụng card thu thoại ghép nói với PC 9
VI.Thiết kế hệ thông ghi âm số điều khiển bằng PC -+++-52 9 1 Card thu thoại 8 kênh - << << 222212122 10
r5 s2 DO 13
3 Các module phần mềm 22 2 2111111111 EE E355 11 111 £cex 16
a.Phần mềm điều khiển card thu thoại 116
b.Phan mém diéu khién sound card va playback
MỤC lỤC - c7 C22220 00001021211 E1 cv ng ng ng ng nh nh ng cv sưu 24
Tài liệu tham khảo -‹- c2 22222220210 110211311311 11 11 11 1x1 xe 25
Trang 25
Tài liệu tham khảo
1.Bài giảng môn Kỹ thuật ghép nói - Bùi Quốc Anh
2.Kỹ Thuật Vi xử lý - Văn Thế Minh
3.Kỹ thuật ghép nối máy tính — Ngô Diên Tập 4.Kỹ thuật số-Nguyễn Thuý Vân
5.Micro Processor and Interface-D.Hall-MCGraw Hill