【導(dǎo)讀】多制式語音編碼及其DSP實(shí)現(xiàn)。介紹了一種多制式語音編解碼器，在單片TMS320VC5409上完成。4路話音的全雙工通信，并實(shí)現(xiàn)、CVSD、ADPCM算法之間的編。碼轉(zhuǎn)換，給出了算法的軟硬件實(shí)現(xiàn)、算法的運(yùn)算量及所占用的硬件資。語音通信在現(xiàn)代通信中占有重要地位，它研究的是語音信號(hào)的高。效、高質(zhì)量傳輸?shù)膯栴}，包括語音編碼、語音加密等內(nèi)容。通信僅研究對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行壓縮傳輸?shù)葍?nèi)容，在理論上比語音合成與。語音識(shí)別簡(jiǎn)單，但是這一領(lǐng)域仍然存在很多需要解決的問題，而且這。項(xiàng)技術(shù)仍處于不斷發(fā)展之中。

　　

【正文】 不混淆各路信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的前提下，簡(jiǎn)化程序存儲(chǔ)區(qū)大小。 對(duì)于 ADPCM 程序，編解碼器的有狀態(tài)變量各占 25 字，編解碼器都使用的變量占 14 字。鑒于 DP 一頁有 128 字，所以可以考慮前兩路編解碼器變量共用一頁存儲(chǔ)區(qū)；后兩路編解碼器變量共用一頁存儲(chǔ)區(qū)。這樣， 2 路編解碼器的存儲(chǔ)量有 2522+14=114 字 128 字，可以存儲(chǔ)在同一頁上。 為了區(qū)分同一頁上的 2 路變量以及同一路的編解碼器變量，它們的名稱應(yīng)有不同。因此，編解碼的程序模塊各需要 2 個(gè)版本，即總的程序存儲(chǔ)量 =單路程序量 2 。 ② 對(duì) CVSD 和 ADPCM 算法，由于輸入輸出信號(hào)不分幀（逐樣點(diǎn)處理），而碼流格式又取得了一致，所以可以共享輸入輸出存儲(chǔ)單元。 25 代碼的優(yōu)化 TMS320C54x 提供了強(qiáng)大的硬件結(jié)構(gòu)和指令體系以支持基本的數(shù)據(jù)處理操作。對(duì)匯編語言，充分挖掘指令集的潛力，能大幅度降低程序的復(fù)雜度，提高運(yùn)行速度。如：使用乘累加指令 MAC、 MAS等，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)實(shí)現(xiàn) 1 次乘法和 1 次加（減）法；使用 DELAY指令，在一個(gè)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)變量更新，簡(jiǎn)化了濾波器的實(shí)現(xiàn)；使用循環(huán)尋址，對(duì) FIR 和 IIR 濾波器只要在主程序中設(shè)置一次基地址，降低了開銷；使用 PRT+MVDD 指令，進(jìn)行塊搬移，減少頻繁內(nèi)存讀定的開銷；使用雙字運(yùn)算指令 DADD、 DADSUB 等指令對(duì) 32 位的變進(jìn)行操作；使用 EXP+NORM 指令快速計(jì)算定點(diǎn)數(shù)的指數(shù)和尾數(shù)；使用RPT+DSUBT 指令高效實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)數(shù)除法；使用 RPT+FIRS 指令高效實(shí)現(xiàn) FIR 濾波計(jì)算 [16]。 軟件的調(diào)試 TMS320VC5409 的軟件主要是在仿真器上調(diào)試的 。為了既提高程序效率，又提高編程效率，在編寫整個(gè) TMSVC5409 系統(tǒng)軟件的過程中可以采用三種不同的方法。有些程序模塊直接用匯編語言編寫，有些模塊直接用 C 語言編寫，而有些 模塊則可以使用 C 語言和匯編語言混合編寫。在本設(shè)計(jì)中，采用匯編語言編寫，然后使用 C 語言進(jìn)行仿真調(diào)試。 為了提高程序效率，將定點(diǎn) C 程序用手工的方法編寫匯編語言是很重要的。編寫匯編語言程序時(shí)，首先可以將 C 程序用 C 編譯器進(jìn)行編譯，得到匯編程序，然后在該匯編程序的基礎(chǔ)上，保留入口和出口部分，將核心部分進(jìn)行手工編寫，這樣可以避免入口和出口參數(shù)傳遞發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)然采用這種方法時(shí)，首先必須清楚參數(shù)的傳遞方法，否則，一旦發(fā)生錯(cuò)誤就將無從下手。 調(diào)試軟件時(shí)，通過比較 C 語言程序的模擬結(jié)果與匯編語言程序的結(jié)果來實(shí)現(xiàn)。一般來說，匯編語 言實(shí)現(xiàn)的結(jié)果應(yīng)該與 C 語言程序模擬的結(jié)果完全一致 [8]~[9]。 26 當(dāng)軟件調(diào)試與硬件調(diào)試都通過后還要進(jìn)行軟件與硬件的總體調(diào)試?？傮w調(diào)試包括系統(tǒng)的初始化、軟件與硬件聯(lián)合調(diào)試等。系統(tǒng)初始化設(shè)置系統(tǒng)的工作環(huán)境，因此極為重要。本系統(tǒng)的初始化工作包括： 。將中斷矢量表的起始地址設(shè)在 7F00H 處，設(shè)置的方法是對(duì) PMST 寄存器進(jìn)行設(shè)置 ； 作時(shí)鐘的設(shè)置。系統(tǒng)開始時(shí)，時(shí)鐘是根據(jù)外部三個(gè)引腳的設(shè)置進(jìn)行的。例如，本系統(tǒng) CLKMD= CLKMD2=CLKMD3=0，因此開始時(shí)的工作時(shí)鐘為晶體頻率的 1/2。 如 晶體的頻率為 20MHz， 則開始時(shí)的時(shí)鐘為 10 MHz，正常工作的頻率為 62 MHz，因此需要設(shè)置的倍數(shù)為 3（ 20 3=60）。設(shè)置的方法是對(duì) CLKMD 寄存器設(shè)置； 。打開串行口和 INT0 中斷（外部脈沖每 10ms 中斷一次），設(shè)置方法是對(duì) IMR 寄存器進(jìn)行設(shè)置； 。其它初始化設(shè)置包括串行口初始化、 ST0、 ST初始化等； 。程序包括：初始化程序、語音編解碼程序串行口中斷服務(wù)程序、 INT0 中斷服務(wù)程序等。初始化程序完成系統(tǒng)的初始化，語音編解碼程序完成編碼算法、串行口中斷程 序完成語音樣值的輸入和輸出、 INT0 中斷服務(wù)程序完成每 10ms 的編碼數(shù)據(jù)交換。 27 第 五 章 多制式語音編碼的 發(fā)展 前景 隨著信息社會(huì)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，頻率資源變的愈加寶貴。因此降低數(shù)碼率一直是人們追求的目標(biāo)，語音編碼在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中具有重要作用。 語音編碼技術(shù)的研究開始于 20 世紀(jì) 30 年代末發(fā)明的聲碼器，在近 70 年的時(shí)間里，語音編碼已經(jīng)取得了迅速發(fā)展，這是數(shù)字通信系統(tǒng)和電信網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的需要。最早的標(biāo)準(zhǔn)化語音編碼系統(tǒng)的速率為64kbit/s 的 PCM 波形編碼器。經(jīng)過對(duì)語音信號(hào)近三十年的研究， 提出了許多語音數(shù)字壓縮的方法，到 20 世紀(jì) 90 年代初期，速度為4~8kbit/s 的波形與參數(shù)混合編碼器，在語音質(zhì)量上已經(jīng)接近前者的水平，達(dá)到實(shí)用化的水平，并且已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化的階段。尤其是近十年來，語音編碼技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在國際標(biāo)準(zhǔn)化工作中可稱為是最活躍的研究領(lǐng)域；已經(jīng)具備比較完善的理論和技術(shù)體系，并進(jìn)入實(shí)用階段 [2]。 盡管 現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)容量在不斷增加，但語音信號(hào)壓縮編碼一直在應(yīng)用中受到關(guān)注，這是以為它有著廣泛的應(yīng)用前景。這些應(yīng)用體現(xiàn)為如下兩類： ①語音信號(hào)的數(shù)字傳輸。主要有數(shù)字通信系統(tǒng)、移動(dòng)無線電 、蜂窩電話和保密話音系統(tǒng)。這類應(yīng)用又稱為數(shù)字電話通信系統(tǒng)和保密話音系統(tǒng)，而且一直是通信的發(fā)展方向之一。它與模擬語音系統(tǒng)相比具有抗干擾能力強(qiáng)、保密性能好、易于集成化等優(yōu)點(diǎn)。它要求能夠?qū)崟r(shí)編解碼，要求有較高的抗通信信道誤碼能力，能夠傳輸帶內(nèi)數(shù)據(jù)、單頻和多頻等非語音信號(hào)。并具有多次音頻轉(zhuǎn)接能力。信道條件、延時(shí)和數(shù)據(jù)速率是這類應(yīng)用中的重要考慮對(duì)象。 ②語音信號(hào)的數(shù)字儲(chǔ)存。這類應(yīng)用主要有呼叫服務(wù)、數(shù)字回答機(jī)和聲音響應(yīng)系統(tǒng)，如數(shù)字錄音電話、語音郵箱、電子留言薄、發(fā)聲字典、多媒體查詢系統(tǒng)等。這類應(yīng)用又被稱為數(shù)字語音錄放系 統(tǒng)。它與模擬語音錄放系統(tǒng)相比具有靈活性高、可控性強(qiáng)和壽命長等優(yōu)點(diǎn)。這類應(yīng)用對(duì)編碼器的實(shí)時(shí)性要求不高，不一定要求實(shí)時(shí)編碼，但要求有 28 較高的壓縮效率，以降低所需的存儲(chǔ)器容量。對(duì)解碼器而言，則要求算法要盡量簡(jiǎn)單，成本要低，并能夠?qū)崟r(shí)解碼。在這類應(yīng)用中，人們最關(guān)心的是語音質(zhì)量和存儲(chǔ)要求 [7]。 語音編碼技術(shù)是伴隨著語音的數(shù)字化而產(chǎn)生的，其根本作用是使語音通信數(shù)字化，因此目前主要應(yīng)用在數(shù)字語音通信領(lǐng)域，而語音通信的數(shù)字化將使通信技術(shù)的水平提高一大步。對(duì)于目前正蓬勃興起的移動(dòng)通信和個(gè)人通信，語音編碼技術(shù)是非常重要的支撐技 術(shù)。同時(shí)語音編碼的產(chǎn)品化的過程比語音識(shí)別技術(shù)的產(chǎn)品化容易，其研究成果能夠很快的推向?qū)嵱?，這對(duì)通信事業(yè)的發(fā)展將起到重要的推動(dòng)作用?？傊?，語音編碼技術(shù)有著無比光明的未來！ 29 結(jié) 論 各算法的復(fù)雜度和存儲(chǔ)量如 下 表所示，實(shí)現(xiàn)所用資源 。 各算法的復(fù)雜度和存儲(chǔ)量 算 法 復(fù)雜度（ MIPS） 存儲(chǔ)量（千字） Program Data 60 CVSD 12 ADPCM 總的復(fù)雜度 =MAX(60,12,40)=60MIPS； 總的存儲(chǔ)量 =(+++++)= 千字； 因此，一片 VC5409 上的硬件資源可以滿足算法要求。實(shí)際系統(tǒng)的各算法性能也通過了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試 。 30 參考文獻(xiàn) [1]胡 航．語音信號(hào)處理 [M]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20xx. 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