【正文】 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助， 盡管無法一一致謝，但在這里還是 請接受 我 最 誠摯的謝意 ! 最后我還要感謝 通信工程系 和我的母校 — 長春理工大學(xué) 光電信息學(xué)院 四年來對 我的栽培。在此謹(jǐn)向 陳 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。從課題的選擇到項目的最終完成， 陳 老師都始終 給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 在論文寫作過程中，得到了 電子信息工程學(xué)院陳桂芬 老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。實際系統(tǒng)的各算法性能也通過了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)測試 。總之，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)雜度和存儲量如 下 表所示，實現(xiàn)所用資源 。對于目前正蓬勃興起的移動通信和個人通信，語音編碼技術(shù)是非常重要的支撐技 術(shù)。在這類應(yīng)用中，人們最關(guān)心的是語音質(zhì)量和存儲要求 [7]。這類應(yīng)用對編碼器的實時性要求不高，不一定要求實時編碼，但要求有 28 較高的壓縮效率，以降低所需的存儲器容量。這類應(yīng)用又被稱為數(shù)字語音錄放系 統(tǒng)。 ②語音信號的數(shù)字儲存。并具有多次音頻轉(zhuǎn)接能力。它與模擬語音系統(tǒng)相比具有抗干擾能力強、保密性能好、易于集成化等優(yōu)點。主要有數(shù)字通信系統(tǒng)、移動無線電 、蜂窩電話和保密話音系統(tǒng)。 盡管 現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)容量在不斷增加，但語音信號壓縮編碼一直在應(yīng)用中受到關(guān)注，這是以為它有著廣泛的應(yīng)用前景。經(jīng)過對語音信號近三十年的研究， 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)到實用化的水平，并且已經(jīng)達(dá)到實用化的階段。 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。 27 第 五 章 多制式語音編碼的 發(fā)展 前景 隨著信息社會和通信技術(shù)的高速發(fā)展，頻率資源變的愈加寶貴。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。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 IMR 寄存器進(jìn)行設(shè)置； 。 如 晶體的頻率為 20MHz， 則開始時的時鐘為 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）。系統(tǒng)開始時，時鐘是根據(jù)外部三個引腳的設(shè)置進(jìn)行的。本系統(tǒng)的初始化工作包括： 。總體調(diào)試包括系統(tǒng)的初始化、軟件與硬件聯(lián)合調(diào)試等。一般來說，匯編語 言實現(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]。當(dāng)然采用這種方法時，首先必須清楚參數(shù)的傳遞方法，否則，一旦發(fā)生錯誤就將無從下手。 為了提高程序效率，將定點 C 程序用手工的方法編寫匯編語言是很重要的。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。 軟件的調(diào)試 TMS320VC5409 的軟件主要是在仿真器上調(diào)試的 。對匯編語言，充分挖掘指令集的潛力，能大幅度降低程序的復(fù)雜度，提高運行速度。 ② 對 CVSD 和 ADPCM 算法，由于輸入輸出信號不分幀（逐樣點處理），而碼流格式又取得了一致，所以可以共享輸入輸出存儲單元。 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。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區(qū)；后兩路編解碼器變量共用一頁存儲區(qū)。 存儲區(qū)的優(yōu)化 ① 由于使用 DP 尋址，變量名僅指示偏移量；而 4 路信號分時處理，各路所用變量與程序代碼相同，所以可以使用不同頁上 同名變量，在不混淆各路信號數(shù)據(jù)存儲區(qū)的前提下，簡化程序存儲區(qū)大小。 回聲抵消模塊的輸入是當(dāng)前一幀輸入語音信號與以前解碼器輸出的一階合成語音。階數(shù)越大，運算量越大。 116 6 7 9 0 0 0 6 6 5 6 6 5 9 )(????? ????zH (16kbps) 24 116 7 6 3 0 0 0 1 6 1 7 6 1 7 )(????? ????zH (32kbps) 算法的回聲抵消模塊 算法編碼延時為 15ms，回聲現(xiàn)象比較明顯，必須引入加聲抵消算法加以抑制。 1:2 插值（ 16kbps） 分子多項式系數(shù)： [, ,] 分 母多項式系數(shù)： [+00,+00,+00,+00,+01,+01] 1:4 插值（ 32kbps） 分子多項式系數(shù)： [+02,+02,+02,+02,+02,4.48200e+02] 分母多項式系數(shù)： [+00,+00,+00,+00,+00,+01] 另外，在對編解碼后的信號進(jìn)行頻譜測試時，發(fā)現(xiàn)在 3kHz處，信號的幅度超出要求 3db 左右。 根據(jù)插值 定 理，可以選擇低通濾波器無失真地恢復(fù)原始信號。而實際CVSD 編碼器的輸入總是 8kHz 的采樣信號，為了滿足算法要求。開機加電并進(jìn)入運行仿真系統(tǒng)軟件，如果仿真系統(tǒng)的軟件能夠正常運行，那么 DSP 部分的硬件基本正常。如果 CLKMD 的輸出正確，則一般來說 DSP內(nèi)部至少能正常運行了。然后，可用示波器或邏輯分析儀測試 DSP 的 CLKMD 引腳是否有信號輸出，并測試一下該信號的頻率是多少。首先調(diào)試硬件 DMA 控制器 DMA 中斷 通道 4 5 2 3 REVT0 REVT1 XEVT0 XEVT1 DR A 率擴張 McBSP0 A 率壓縮 DX FSR DR McBSP1 DX FSR DR McBSP2 DX FSR PCM PCM a a ADPCM/ CVSD ADPCM/ CVSD 幀同步信號 RINT2 RINT1 CPU 4 1 字 /480 2 字 數(shù)據(jù)存儲區(qū) 4 1 字 /480 2 字 4 5 2 字 4 5 2 字 2 字（ 4 8bit） 2 字（ 4 8bit） CPLD 數(shù)據(jù)總線 22 系統(tǒng)，調(diào)試通過后，軟件就可以直接在用 戶硬件系統(tǒng)上進(jìn)行調(diào)試了。 21 圖 數(shù)據(jù)流的收發(fā)與傳輸 硬件系統(tǒng)的調(diào)試 為了使 TMS320VC5409 的仿真器能夠調(diào)試用戶系統(tǒng)，在設(shè)計電路板是必須設(shè)計與仿真頭相匹配的 14 跟仿真線（ JTAG）。 McBSP 中 的各個模塊的啟動 /激活次序?qū)Υ诘恼?常操作極為重要。 McBSP 接口是一個很重要的片上外設(shè)，因為 ’C54x的內(nèi)部沒有集成更多的通用接口，所以在實際應(yīng)用中，經(jīng)常用 McBSP接口實現(xiàn) DSP 與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳遞，例如用 McBSP 接都在實現(xiàn)外部A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳遞。系統(tǒng)既可以直接采用簡單的容阻復(fù)位方式，同時，外部也可以隨時對DSP 進(jìn)行復(fù) 位 。 。設(shè)置CLKMD1=1， CLKMD2=CLKMD3=0，加電是。 硬件 設(shè)計時還應(yīng)考慮： 1. 時鐘電路。由于 VC5409的 DMA 支持緩沖區(qū)全滿或半滿都產(chǎn)生中斷的方式，所以只要將這 2塊緩沖區(qū)設(shè)計成連續(xù)，就可以方便地實現(xiàn)乒乓工作，而不產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出。為了避免 DMA 讀取數(shù)據(jù)過程中連續(xù)碼流溢出，設(shè)計緩沖區(qū)為雙倍大小。 對 PCM 和 碼流，串口 （ McBSP0/McBSP1） 的數(shù)據(jù)讀寫為DMA 方式。 串口與存儲區(qū)之間的數(shù)據(jù)交換由 CPU 或 DMA 控制器完成。數(shù)據(jù)收發(fā)由幀同步信號觸發(fā)。s 125181。 幀同步 PCM 第 1 路 第 2 路 第 3 路 8bit 125181。 （ 4） 數(shù)據(jù)流的傳輸（串口與存儲區(qū)） VC5409 提供了 6 個 DMA 通道，用戶可以設(shè)置每個 DMA 通道的源地址、目的地址、一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、同步事件和中斷方式等。 4 路信號 中的 32bit； 16kbps 和 32kbps 的 CVSD是每樣點 2bit 和 4bit 編碼，故規(guī)定其碼流為每比特編碼碼字分別重復(fù) 4 次和 2 次，即均占 8bit。如圖 所示 。 為了數(shù)據(jù)能夠方便、有效地收，定義串口的字長為 16bit，這樣，每 5 個幀同步收全一個 幀，共 1654（路） =804bit。 PCM碼流是 4 路 8bit 的 Alaw 信號，因此定義字長為 8 位 ； McBSP1 收發(fā) 的碼流。 表 32 串口配置 串口 數(shù)據(jù)流 字長（ bit） 幀長（ word） 讀 /寫控制 同步事件 /中斷 McBSP0 PCM 8 41 DMA REVT/XEVT McBSP1 16 41 DMA REVT/XEVT McBSP2 ADPCM/CVSD 32 2or48bit CPU RINT/XINT 對每種算法 ， 4 路編解碼器都要求全雙工工作，因此，對 3 個McBSP 都進(jìn)行了配置。收發(fā)的數(shù)據(jù)流字長可以是 11 2 32bit，每幀最多可以有 128 個字。 表 31 算法選擇的硬件中斷與標(biāo)志位設(shè)置 INT0 直通，無編碼轉(zhuǎn)換 flag2=0 flag1=0 INT1 flag2=0 flag1=1 INT2 16kbps CVSD flag2=1 flag1=0 INT3 32kbps ADPCM flag2=1 flag1=1 晶 振 TMS320VC5409 MC14557 用戶電路 CPLD 電話 晶振 MC14557 用戶電路 語音 語音 壓縮語音 Alaw Alaw 語音 語音 TMS320VC5409 電話 17 （ 3） 數(shù)據(jù)流輸入和輸出 VC5409 提供了 3 個 McBSP（ Multichannel Buffered Serial Ports），并在其中集成了硬件對數(shù) PCM 編解碼器。其中 INT0 中斷在測試中是無編碼轉(zhuǎn)換的跳轉(zhuǎn)，但在應(yīng)用中用于選擇 32kbps 的 CVSD 算法。 系統(tǒng)加電后， INT0～ INT3 其中 的 一個管腳給出中斷請求信號，程序執(zhí)行 的過程 中檢測到哪個中斷，就執(zhí)行該中斷對應(yīng)的編碼算法。 16 圖 單路信號的硬件系統(tǒng)框圖 （ 2） 算法的硬件選擇 程序定義了兩個標(biāo)志變理 flag flag2。