该声音采集系统旨在通过采集声音信号来检测器械的裂纹、密合度等情况。其主要设计思路是将 DSP 高速处理数字信号的能力与 USB 高速传输数据的能力相结合，服务于工业生产。系统选用 TI 公司的 TMS320VC5402 作为该 PCB 的 CPU，Philips 公司的 PDIUSBD12 作为接口芯片，采用 USB1.1 协议实现 DSP 与电脑的通信。
系统主要包含以下几个基本环节：

1. 电平转换电路：将 5V 电源转换为 3.3V 与 1.8V，分别为 DSP 芯片的片上外设以及 CPU 供电。
2. AD 信号转换电路：把传感器接收到的模拟信号转换为数字信号，供 DSP 进行处理。
3. 信号的存储电路：储存 DSP 处理后的信号。
4. 信号传输电路：将经过处理的信号上传至电脑。
5. 仿真电路：用于测试 DSP 芯片。

各部分电路详细设计

1. 电平转换电路
   • 由于 TMS320VC5402（以下简称 5402）的核电压与片上外设电压不同，且电源无法直接提供所需电压，所以电平转换电路至关重要。该电路使用 TI 公司的 TPS767D301 电源芯片，它能分别输出不同电压，可输出 3.3V 和介于 1.5 - 5.5V 之间的某一调整后的电压。在此设计中，将输出设定为 3.3V 和 1.8V，与 5402 匹配。在 1OUT 的输出部分，根据公式 Vo = Vref×(1 + R1/R2)，在 D301 中 Vredf = 1.1834V，所以 Vo = 1.1834V×(1 + 15.8/30.1) = 1.8V。
   • 电平转换电路为各个元器件提供了适合其工作的电压条件，是整个电路正常运行的动力保障。
2. AD 转换电路
   • 本设计选用 TI 公司的 TLC320AD50C 作为 AD 转换芯片。该芯片采用 ΣΔ 技术，将抽样滤波器放置于 ADC 后，差值滤波器放置在 DAC 前，使系统可同时进行接收、发送任务。它能实现高采样率（可达 22.5kb/s）的 AD/DA 转换，通过 2 个 16 位的同步串行转换通道实现，可直接和 DSP 连接进行通信。TLC320AD50C 中的可选项和电路配置可通过串行口进行编程，能对掉电、复位、信号采样率、串行时钟率、增益控制、通信协议、测试模式等进行编程和电路配置。
   • 片外复位电路提供上电复位，晶振电路提供 10MHz 的主时钟频率，数据采样频率和其他时钟信号均由此频率分配。5402 与 AD50C 之间采用主串行通信格式进行通信，即接收和发送转换信号。
3. 信号存储电路
   • 系统采用 SST 公司的 FLASH 存储器 SST39VF400A 来存储采集到的声音信号。该器件存储容量为 4MB，采用 3.3V 单电源供电，通过特殊的命令字序列可实现对各个子模块的读写和擦除，无需额外提供高电压。DSP 通过外部存储器接口（EMIF）访问片外存储器，它具有很强的接口能力和很高的数据吞吐能力。5402 与 SST39VF400 的接口电路主要通过 DSP 的相关输出管脚来控制 FLASH 的擦除和读写。
   • 声音信号经过 AD 转换器后传输给 DSP，由 DSP 的 PS 和 DS 引脚通过逻辑开关分别控制 flash 和 sram 的使能端，由 DSP 的 R\W 和 MSTRB 控制位通过逻辑电路分别控制读和写。本设计中 SRAM 使用的是 GS1117：64K×16 的 1MB 异步静态随机存储器，它由高速的互补性金属氧化物半导体晶体管（CMOS）组成，不需要外部时钟或时间频闪观测器，3.3V 的操作电压，所有输入输出均兼容晶体管逻辑电路（TTL），快速通道时间小于 15ns，操作电流小于 100mA。
4. USB 接口电路
   • PDIUSBD12 是一款带并行总线的 USB 接口器件，符合通用串行总线 USB 1.1 版规范。它集成了 SIE、FIFO、存储器收发器以及电压调整器等，可与任何外部微控制器或微处理器实现高速并行接口，数据传输速率在批量模式和同步模式下均可达到 1M 字节 / 秒，在其他模式下可达 2M 字节 / 秒。可通过软件控制与 USB 的连接，采用 GoodLink 技术的连接指示器，在通讯时使 LED 闪烁，具有可编程的时钟频率输出，内部上电复位和低电压复位电路，为双电源操作，在 3.3±0.3V 或扩展的 5V 电源下均可使用，可实现多中断模式的批量和同步传输。
5. JTAG 仿真电路
   • JTAG（Joint Test Action Group）是用来调试 DSP 的仿真部分，其连接部分要和仿真器上的引脚一致。TI 公司的 DSP5000 系列专门预留有 14 个 JTAG 管脚，其中 4、8、10、12 引脚均接地，6 引脚悬空，5 接高平电压 3.3V，所有的仿真引脚均使用 IEEE1149.1 标准。其余引脚含义如下：
     • TMS：输入引脚，用于选择测试方式。
     • TRST：输入引脚，实现测试复位。
     • TDI：输入引脚，进行测试数据输入。
     • TDO：输出引脚，在 TCK 的下降沿时输出数据，其余时间呈高阻态。
     • TCK_RET：输入引脚，当板子与仿真器的连接电缆不小于 6 英寸时，接法与 TCK 相同，大于 6 英寸时，需另加驱动。
     • TCK：输入引脚，作为测试时钟，一般为占空比为 50% 的固有时钟信号。
     • EMU0：仿真中断引脚 0，可用作输入或输出。
     • EMU1：仿真中断引脚 1，可用作输入或输出，当 TRST 为低电平、EMU0 为高电平时，EMU1 为低电平，所有输出禁止。

通过这个声音采集系统，能够将无形的声音信号转化为图形进行处理，方便观察其波形特点，应用于研究、工业生产等领域。在设计其他的 DSP 应用系统接口电路时，需要根据具体情况综合考虑性能指标、器件选取、外围电路设计等方面，仔细选取器件，精心合理布局，才能达到理想的设计效果。