基于DSP的导游系统设计

李增祥 韩淑芹 袁海

摘要：为了解决旅游景区存在游客在集体出游安排时自主性不强，部分导游在景点解说质量不高等问题，设计了一种DSP和GPS的自助语音导游系统。该系统利用GPS定位游客，智能检测游客是否处于景区周围，调用讲解文件进行讲解。系统结构采用 TMS320VC5509A芯片作为核心处理器，并搭建硬件平台，软件设计中采用文件系统进行管理，实现可靠定位。

关键词：DSP；乒乓缓冲；定位

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）29-0242-02

为了改善旅游服务质量、使旅游设施和服务满足人们需求，目前各旅游景点普遍采用触摸屏式作为多媒体查询终端[1]，该终端实现成本高，不是针对游客单独设置，不能满足游客观赏的需求；另外还有利用无线电技术在景区安装感应装置来获取景点标识的想法[2]，如利用射频感应技术 （Radio Frequency Identification，RFID）的电子导游系统[3]，这种技术需要对每个景点都要安装感应装置，面对景区环境不太适合安装的情况，就会提高成本。本项目就是在此背景下提出的，充分利用卫星导航系统具有全球、全天候、全天时的优势和数字信号处理器件小型化的趋势，开发基于DSP的自助语音导游演示系统。

1 系统开发流程

自助语音导游系统的设计是一个相对复杂的过程，它涉及硬件和软件两方面，对于一个基于微处理器的应用系统设计过程，其实就是一个对系统不断修改、不断完善的软、硬件协同的设计过程。

系统的设计开发流程大致可以分成系统需求分析、整体设计构想、器件造型、软/硬件设计、软/硬件调试、系统联合调试等几个部分[4] ，其自助语音导游系统的设计开发流程如图1所示：

系统需求分析主要是明确系统设计的目标和确定相关的技术指标，并将其转化为软/硬件的构思设计；整体设计构想主要是基于系统需求，分析系统功能实现的可行性；器件造型主要是根据系统功能实现、内存需求、成本限制、设计简单、体积和功耗等几个方面来选择合适的芯片去完成后续的硬件设计，硬件设计是指按照整体设计构想并结合所选器件的兼容性，从硬件平台的设计上保证其性能实现的可行性，软件设计是遵循整体设计构想并结合硬件平台，选用良好的开发环境和编程语言，将系统按着功能进行模块化开发设计。

系统调试大约分为三个部分：独立硬件调试、独立软件模块调试以及系统软/硬件联合调试，其中， 独立硬件调试主要保证焊接是否正确，有无短、断路的情况， 独立软件模块调试一般借助于处理器开发工具如开发环境、软件模拟器、处理器仿真器等进行在线调试，确保编写的软件正确，系统软/硬件联合调试，将软件烧制到处理器的ROM中，脱离开发环境进行功能测试，通过不断修改，最终达到良好的效果。

2 系统的硬件设计

2.1 微处理器和音频编解码芯片的选型

综合考虑DSP系列的芯片，选择了C5000系列中的TMS320VC5509A作为系统的核心芯片。支持汇编与C语言两种编程语言，其内部总线结构采用了改进的哈佛结构，是16位定点运算DSP，总体结构是由CPU、存储空間、片内外设等组成[5]，适合于处理音频信号，完全满足市场的电池电压需求。

音频编解码模块选用了TLV320AIC23芯片，此芯片内置耳机输出放大器，支持MIC和LINE IN两种输入方式，输入和输出都具有可编程的增益调节功能，利用此芯片的高性能来实现音频的播放与录音功能，同时其电气连接图设计简单，电压兼容性好。

2.2 系统定位芯片的选型

GPS定位模块采用了UBLOX公司的UBLOX-LEA-5S芯片，天线选用的是贴片式有源天线。LEA-5模块系列是UBLOX公司的高性能的GPS接收模块，灵敏度很高，可以在恶劣环境下也能接受到微弱的反射信号来导航定位。

2.3 最小系统模块的硬件设计

选用DSP的C5000系列的TMS320VC5509A芯片作为设计方案的最小系统。根据芯片的说明文档，设计并完成最小系统，其主要包含电源与复位电路、晶振电路、JTAG（Joint Test Action Group）电路、Flash电路、异步串行电路等几部分组成，如图 2所示。

3 系统的软件设计

实现了系统的硬件平台，功能的实现只有硬件是无法完成的，所以需要对各模块利用软件编程的方式驱动起来，通过数据的传输，建立模块间的联系，最终实现系统的功能。系统的软件总体设计主要分为硬件驱动函数和系统功能函数，其中包括：

1） 音频编解码模块需要配置DSP系统的McBSP和I2C控制器来完成AIC23的驱动，实现音频信号的模数转换；

2） 存储设备模块需要SPI协议的支持，所以需要DSP系统模拟SPI协议，通过SD控制原理，实现到SD卡的初始化，完成SD卡的读写功能；

3） 串口驱动环节由于利用外部扩展芯片SC16C550来实现的，所以需要完成芯片初始化、设置波特率、工作方式等操作，完成串口通信的正确读写；

4） 液晶显示模块需要对其进行初始化，然后编写写入命令或数据，完成数据的显示功能。

4 结束语

为了提高游客在旅游观光的自主性，通过对电子导游技术的深入研究，提出一个基于DSP的自助语音导游系统的开发方案，它的设计思想是基于GPS全球卫星定位系统，将DSP技术引入到电子导游系统中，通过对DSP嵌入式技术、音频处理技术、SD存储技术，将多种技术灵活运用，最终完成了自助语音导游系统的设计，实现了自助导游的基本功能。

参考文献：

[1].吴前进，孟庆龙.电子导游的应用与发展研究[J]. 软件导刊，2013，03：15-16.

[2].Chen， Shiwang and Yuan， Yong J. Wireless electronic tourist guide system based on microcontroller[A]. 2011 IEEE International Conference on Signal Processing， Communications and Computing， ICSPCC 2011[C]. Xi'an， China ： IEEE Computer Society， September 14， 2011 - September 16， 2011：1-4P.

[3].章登科，韩国程.俞朝晖，等.RFID技术及其在智能包装中的应用[J].包装工程，2018，39（1）：6-9.

[4].陈泰红，任胜杰，魏宇.手把手教你学DSP：基于TMS320C55x[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.8：4-5P.

[5].陈长浩，王安.一种便携式信号电缆接地故障检测仪[J].计算机测量与控制，2017，25（7）：317-319，324.

306-308，321.

【通联编辑：梁书】