【正文】 DSP課程設(shè)計實 驗 報 告語音壓縮、存儲與回放成績：工程設(shè)計50報告20答辯30總分評語：指導(dǎo)教師簽字： 日期：一、 實驗背景與內(nèi)容語音通信是現(xiàn)代多媒體通信中一個重要的組成部分，而語音信號是信息的重要形式, 語音信號處理有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，同時語音壓縮在語音信號的傳輸、存儲等方面有非常廣泛的作用，而且在通信領(lǐng)域中已經(jīng)有較成熟的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本設(shè)計要求采用DSP及其A/D、D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行語音信號的壓縮、存儲和回放。語音的數(shù)字通信無論在可靠性、抗干擾能力、保密性還是價格方面都遠(yuǎn)優(yōu)于模擬語音信號，但這是以信道占用寬頻帶寬為代價的。因此為了減少語音信號所占用的帶寬或存儲空間，就必須對數(shù)字語音信號進(jìn)行壓縮編碼。一個優(yōu)秀的語音壓縮系統(tǒng)要求能夠在軟硬件資源占用比例低和壓縮編解碼時間短的同時，可以實現(xiàn)多通道語音實時壓縮。DSP仿真器用于DSP的在線調(diào)試開發(fā)，可以通過軟件在線控制DSP的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠查看DSP內(nèi)部寄存器。PC是開發(fā)人員和DSP系統(tǒng)之間的交互界面，通過PC上安裝的CCS集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)人員可以在友好的圖形界面下對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行操作。本次實驗采用DSP C5402實驗板實現(xiàn)語音信號的壓縮解壓的。SEEDVC5402 DSK實驗板上集成了SRAM,FLASH,音頻輸入輸出接口等部件。二、 實驗?zāi)康膽?yīng)用DSP算法實現(xiàn)對語音信號的壓縮、存儲和回放。熟悉使用C語言編寫較復(fù)雜的程序； 熟悉C語言對外設(shè)（DSK板或示波器）的訪問（軟件編程、硬件連接）； 熟練使用軟件CCS5000對程序的完整調(diào)試過程。三、實驗設(shè)計要求及目標(biāo)1要求（1）使用DSP實現(xiàn)語音壓縮和解壓縮的基本算法，算法類型自定，、。（2）采用A/D轉(zhuǎn)換器從MIC輸入口實時采集語音信號，進(jìn)行壓縮后存儲到DSP的片內(nèi)和片外RAM存儲器中，存儲時間不小于10秒。（3）存儲器存滿之后，使用DSP進(jìn)行實時解壓縮，并從SPEAKER輸出口進(jìn)行回放輸出。（4）使用指示燈對語音存儲和回放過程進(jìn)行指示。2．設(shè)計思路 語音信號的幅度（發(fā)音強(qiáng)度）并非均勻分布，由于小信號占的比例比大信號大很多，因此可以進(jìn)行非均勻量化。達(dá)到這一目標(biāo)的基本做法是，對大信號使用大的量化間隔，而小信號則使用小的臺階。ITUT A律和181。律語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)可以分別將13比特和14比特壓縮為8比特，達(dá)到語音壓縮的目的。四、實驗原理 DSK 包括：主芯片 1枚：100 MHz TMS320VC5402 DSPRAM 1枚：1個軟件等待的64K16bit的SRAM(CY7C1021V33FLASH 1枚：256K16bit 的 FLASH存儲器(AM39VF400A接口 2個：一個連接到PC機(jī)并口的主機(jī)端接口HPI和用于仿真的JTAG測試總線控制器 信號采集和輸出端口：麥克風(fēng)/耳機(jī)音頻接口 216。 C5402的硬件特點(diǎn)：增強(qiáng)型哈佛結(jié)構(gòu)，一個程序總線，三個獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線；40bit的算術(shù)邏輯單元ALU ；可尋址的程序空間達(dá)1Mx16bit；4Kx16bit片內(nèi)ROM ；16Kx16bit雙口片內(nèi)RAM；片內(nèi)外設(shè)：軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器；片內(nèi)鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器；兩個多通道緩沖串口；增強(qiáng)型8bit并行HPI口；兩個16bit定時器；六通道DMA控制器；節(jié)電模式IDLE1，IDLE2，IDLE3做功耗控制；單周期定點(diǎn)指令（100MIPS）執(zhí)行時間為10ns。216。 C5402硬件優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)部多總線結(jié)構(gòu)保證在一個機(jī)器周期內(nèi)可以多次訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間；指令執(zhí)行時的多重流水線結(jié)構(gòu)將指令周期降低到了最小值；多處理單元可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行運(yùn)算，而這種結(jié)構(gòu)恰好滿足了數(shù)字信號處理中的一些特殊要求如FIR、IIR、FFT等運(yùn)算。216。 C5402的軟件特點(diǎn)：7種有效靈活的尋址方式，僅為10ns的指令執(zhí)行周期。TMS320C5402的結(jié)構(gòu)及原理 TMS320C5402采用先進(jìn)的改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)和8條總線結(jié)構(gòu)，解決了馮諾伊曼（VonNeumann）結(jié)構(gòu)中高速數(shù)據(jù)傳輸時的傳輸通道上的瓶頸現(xiàn)象，使處理器的性能大大提高，程序數(shù)據(jù)總線相互獨(dú)立，允許同時訪問程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，實現(xiàn)高度并行操作。此外，還可以在數(shù)據(jù)總線與程序總線之間相互傳送數(shù)據(jù)，從而使處理器具有在單個周期內(nèi)同時執(zhí)行算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、移位操作、乘法/累加運(yùn)算以及訪問程序和數(shù)據(jù)存儲器的強(qiáng)大功能。TMS320C5402的內(nèi)部多總線結(jié)構(gòu)保證在一個機(jī)器周期內(nèi)可以多次訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間；指令執(zhí)行時的多重流水線結(jié)構(gòu)將指令周期降低到了最小值；多處理單元可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行運(yùn)算，而這種結(jié)構(gòu)恰好滿足了數(shù)字信號處理中的一些特殊要求如FIR、IIR、FFT等運(yùn)算。由于C5402有7種有效靈活的尋址方式的軟件特點(diǎn)，僅為10ns的指令執(zhí)行周期，還有一些特殊的運(yùn)算指令更好地滿足了數(shù)字信號處理中特有的運(yùn)算需要。 TMS320C5402具有高速的，全雙工串行口，可用來與系統(tǒng)中的其他C54x器件，編碼解碼器，串行A/D，D/A轉(zhuǎn)換器以及其他的串行器件直接接口。這兩個串行口均為多通道緩沖串行口McBSP（Multichannel Buffered Serial Port）。它支持全雙工通信，雙緩沖數(shù)據(jù)寄存器，允許連續(xù)的數(shù)據(jù)流。內(nèi)置μ律和A律壓擴(kuò)硬件。 DSP結(jié)構(gòu)框圖AD50的結(jié)構(gòu)與原理AD50是單片音頻接口芯片（AIC）。它內(nèi)部集成了16位的D/A和A/D轉(zhuǎn)換器，其采樣速率可通過DSP編程來設(shè)置。在DAC之前有一個插值濾波器以保證輸出信號平滑和ADC之后有一個抽取濾波器以提高輸入信號的信噪比。 AD50內(nèi)部有7個數(shù)據(jù)和控制寄存器，用于編程控制它們的工作狀態(tài)。它的數(shù)據(jù)傳輸模式和采樣速率都可以通過DSP對其控制寄存器的編程來實現(xiàn)，因此，在許多場合下，AD50都作為DSP的AIC來實現(xiàn)音頻處理。寄存器0：空操作寄存器。 寄存器1：軟件復(fù)位 軟件掉電 選擇16位或15位工作方式 硬件或軟件二次通信請求方式的選擇 寄存器2：使能ALTDATA輸入端 為ADC選擇16/15位方式 寄存器3：選擇FS與FSD之間延遲SCLK的個數(shù) 告訴主機(jī)有幾個從機(jī)被聯(lián)上 寄存器4：為輸入和輸出放大器選擇放大器增益 選擇N