【正文】 DSP、 FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）器件等 。 (11） JTAG ?JTAG(Joint Test Action Group)聯(lián)合測試行動小組 。 CPU 將自動獲取中斷向量，在響應(yīng)中斷時， CPU 需要 9 個系統(tǒng)時鐘完成中斷向量的獲取和重要 CPU 寄存器的保護(hù)（中斷響應(yīng)延時為 9 個系統(tǒng)時鐘）。 （ 8） 多通道緩沖串口 (Mcbsp) 多通道緩沖串口主要有以下幾個特點： 除 DMA 外，與 TMS320C54x/TS30C55x 數(shù)字信號處理器的 McBSP 兼容； 全雙工通信模式； 雙緩沖數(shù)據(jù)寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的通信數(shù)據(jù)流； 收發(fā)的幀和時鐘相互獨立； 可以采用外部移位時鐘或內(nèi)部的時鐘 ； 支持 1 1 24 或 32 位的數(shù)據(jù)格式； 幀同步和數(shù)據(jù)時鐘的極性都是可編程的； 可編程的內(nèi)部時鐘和同步幀； 支持 Abis 模式； 能同 CODEC、 AIC（ Analog Interface Chips）等標(biāo)準(zhǔn)串行 A/D 和 D/A器件接口； 同 SPI 接口兼容，當(dāng)系統(tǒng)工作在 150HZ 頻率時， SPI 接口模式可以工作在 75Mbps； 兩個 16*16 深度的發(fā)送通道 FIFO； 兩個 16*16 深度的接受通道 FIFO； （ 9） 外部中斷接口 （ 10） TMS320F281x 數(shù)字信號處理器支持多種外設(shè)中斷，外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊最多支持 96 個獨 立的中斷。 （ 7） PLL 時鐘模塊 鎖相環(huán)（ PLL）模塊主要用來控制 DSP 內(nèi)核的工作頻率，外部提供一個參考時鐘輸入，經(jīng)過鎖相環(huán)倍頻或分頻后提供給 DSP 內(nèi)核。實際上， GPIO 作為與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，也是非常有用的。通過這種方式，看門狗有效的提高了系統(tǒng)的可靠性。如果不明的原因使 CPU 中斷程序，看門狗將產(chǎn)生一個復(fù)位信號 ，比如系統(tǒng)軟件進(jìn)入了一個死循環(huán)或者 CPU 的程序運行到了不確定的程序空間，從而 使系統(tǒng)不能正常工作。 （ 5） 看門狗 看門狗主要用來檢測軟件和硬件的運行狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)部計數(shù)器溢出時，將產(chǎn)生一個復(fù)位信號。最高通信速率可以達(dá)到 1Mbps。 （ 4） CAN 總線通信模塊 TMS320F281x 數(shù)字信號處理器上的 CAN 總線接口模塊是增強(qiáng)型的CAN 接口，完全支持 總線規(guī)范。應(yīng)用中經(jīng)常使用 SPI 接口和擴(kuò)展外設(shè)的移位寄存器、 LCD 顯示以及 ADC 等外設(shè)通信。尤其是在電機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中，采用 ADC 模塊采集電機(jī)的電流或者電壓實現(xiàn)電流環(huán)的閉環(huán)控制。每個事件管理器模塊包括：定時器、比較器、捕捉單元、 PWM 邏輯電路、正交編碼脈沖電路以及中斷邏輯電路等。所有的外設(shè)包括看門狗和 CPU 時鐘在內(nèi)，在使用之前必須配置相應(yīng)的控制寄存器。每個外設(shè)只要通過簡單的訪問存儲器中的寄存器就可以適用該設(shè)備。為此，處理器將所有的外設(shè)都映射到了數(shù)據(jù)存儲空間。 特征 F2810 F2812 SRAM（ 16 位 /字） 18K 18K 片內(nèi) Flash（ 16 位 /字） 64K 128K 片內(nèi) Flash/SRAM 的密鑰 有 有 BootROM 有 有 掩膜 ROM 有 有 外部存儲器接口 無 無 事件管理器 A和 B（ EVA 和 EVB） EVA、 EVB EVA、 EVB 通用定時器 4 4 比較寄存器 /脈寬限制 16 16 捕獲 /正交解碼脈沖電路 6/2 6/2 看門狗定時器 有 有 12 位的 ADC 有 有 通道數(shù) 16 16 32 位的 CPU 定時器 3 3 串行外圍接口 有 有 串行通信接口（ SCI） A 和 B SCIA、 SCIB SCIA、 SCIB 控制器局域網(wǎng)絡(luò) 有 有 多通 道緩沖串行接口 有 有 數(shù)字輸入 /輸出引腳 (共享 ) 有 有 外部中斷源 3 3 供電電壓 核心電壓 I/O 電壓 核心電壓 I/O 電壓 封裝 128 針 PBK 179 針 GHH， 176 針 PGF 溫度選擇： A： 40℃～ +85℃ B ： 40 ℃～ +125℃ PBK 僅適用于TMS PGF 和 GHB 僅適用于TMS 產(chǎn)品狀況 產(chǎn)品預(yù)覽（ PP） 高級 信息 （ AI） AI （ TMP） AI （ TMP） 產(chǎn)品數(shù)據(jù)（ PD） 代碼保護(hù)的模塊 圖 11 C28x 功能框圖 注 ： + 器件上提供 96 個中斷， 45 個可用； + XINTF 在 F2810 上不可用 。兩種芯片的差別是： F2812 內(nèi)含 128K*16 位的片內(nèi) Flash 存儲器。它既有數(shù)字信號處理能力，又具有強(qiáng)大的時間管理能力和嵌 入式控制功能，特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的測控場合，如工業(yè)自動化控制、電力電子技術(shù)應(yīng)用、智能化儀器儀表及電機(jī)、馬達(dá)伺服控制系統(tǒng)等。 芯片結(jié)構(gòu)及性能介紹 TMS320C2020 系列是美國 TI 公司推出的最佳測控應(yīng)用的定點 DSP 芯片，其主流產(chǎn)品分為四個系列： C20x、 C24x、 C27x 和 C28x。DMA 控制器 。軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器 。定時器 。 (6)豐富的外設(shè) 為了系統(tǒng)實現(xiàn)的方便，各種 型號的 DSP 都設(shè)置了豐富的外設(shè)。 (5)特殊的指令集 為了更好地滿足數(shù)字信號處理算法的需要，不同系列的 DSP 芯片都具備一些特殊的 DSP 指令，以完成一些專門的運算。與通用計算機(jī)的軟件實現(xiàn)不同，在 DSP 芯片中，有專門的硬件乘法器，使得乘法操作可以在一個指令周期內(nèi)完成，從而提高了DSP 的運算速度。如數(shù)字濾波、 FFT、卷積和相關(guān)等常用的數(shù)字運算中，有大量的乘加操作。這些單元可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行計算。 DSP 處理器可以在一個機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲器取 1 條指令、從數(shù)據(jù)存儲器讀 2 個操作數(shù)或向數(shù)據(jù)存儲器寫 1 個操作數(shù)，提高了 DSP 的運行速度。 (3)多總線結(jié)構(gòu) DSP 采用了多總線的結(jié)構(gòu)，這樣可以保證在一個機(jī)器周期內(nèi)多次訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間。在理想狀態(tài)下， k 段流水線能在 +k(~)l 個周期內(nèi)處理 n 條指令。如圖 為 4 級 流水線操作示意圖 4 級流水線操作 DSP 芯片廣泛采用流水線以減少指令的執(zhí)行時間，從而增強(qiáng)了處理器的處理能力。在流水線操作中，一個任務(wù)被分解為若干個子任務(wù)。 （ 2） 流水線操作 在執(zhí)行一條指令時，總要經(jīng)過取指、譯碼、取數(shù)和執(zhí)行等步驟，因此需要若干個指令周期才能完成。為了進(jìn)一步提高 CUP 的運行速度，TM3s20 系列芯片在基本的哈佛結(jié)構(gòu)上又作了改進(jìn)，即采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。馮諾依曼結(jié)構(gòu)則是將指令、數(shù)據(jù)、地址存儲在同一存儲器空間中，統(tǒng)一編址，依靠指令計數(shù)器提供的地址來區(qū)分是指令、數(shù)據(jù)，還是地址。相應(yīng)地，系統(tǒng)中設(shè)置了獨立的程序總線和數(shù)據(jù)總線， CPU能并行地進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問 和指令讀寫，從而提高了系統(tǒng)的運算速度。其主要的特點是具有獨立的數(shù)據(jù)存儲空間和程序存儲空間，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 DSP 芯片主要特點 : (1)哈佛結(jié)構(gòu) 哈 佛 結(jié)構(gòu)是不同于傳統(tǒng)的馮 與通用微處理器相比， DSP 芯片的其他通用功能相對較弱些。 （ 7）可以并行執(zhí)行多個操作。 （ 5）快速的中斷處理和硬件 I/O 支持。 （ 3）片內(nèi)具有快速 RAM，通常可以通過獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中間同時訪問。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求， DSP 芯片一般具有一下主要特點 : (1)在一個指令周期內(nèi)可以完成一次乘法和一次加法。 在上述幾種方法中，第一種方法的缺點是速度較慢 ，一般可用于 DSP 算法的模擬與仿真；第二種和第五種方法專用性強(qiáng)，應(yīng)用受到比較大的限制，第二種方法也不便于系統(tǒng)的獨立進(jìn)行；第三種方法只 是用于較簡單 DSP 算法；只有第四種方法才使數(shù)字信號處理的應(yīng)用打開了新的局面。 （ 5） 用專用的 DSP 芯片實現(xiàn)。 （ 4） 在通用的可編程 DSP 芯片實現(xiàn)。 （ 2） 在通用計算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實現(xiàn)。有些輸入信號本身就 是數(shù)字信號，如 CD（ Compact Disk），因此就不必進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換了。 必須指出的 是，上面給出的 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)模型只是一個典型模型，但并不是所有的 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)都包括模型中的所有部分。因此，雖然兩者都是實時系統(tǒng)，但兩者的實時約束條件卻有很大的不同。 DSP 芯片的輸入是 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的以抽樣形式表示的數(shù)字信號， DSP 芯片對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行某種形式的處理，如進(jìn)行一系列的累加操作（ MAC） 。 一般的，輸入信號首先進(jìn)行帶限濾波和抽樣，然后進(jìn)行模 /數(shù)（ A/D， Analog to Digital）轉(zhuǎn)換將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流。 第二章 芯片結(jié)構(gòu)及性能介紹 DSP 系統(tǒng) 介紹 輸入 輸出 圖 基本 DSP 應(yīng)用系統(tǒng) 圖示出了一個典型的 DSP 系統(tǒng) 。 第三章 主要對結(jié)果進(jìn)行討論與驗證。全文分為 三 章，第一章概述語音壓縮編 解 碼的發(fā)展進(jìn)程、趨勢 以及課題的主要研究內(nèi)容及意義。首先簡要的介紹了語音壓縮編碼算法的發(fā)展進(jìn)程，以及發(fā)展趨勢，然后著重分析和研究了 標(biāo)準(zhǔn) 的 算法原理與結(jié)構(gòu)，詳細(xì)說明了基于高性能TMS320F2812 的語音壓縮編解碼的實現(xiàn)方法，并針對算法的實時實現(xiàn)出現(xiàn)的運算量大的問題，提出了算法實現(xiàn)的代碼優(yōu)化方法。但是這些研究更多的是集中在如何減小整個算法的復(fù)雜度方面，完全獨立在 DSP 平臺上的實現(xiàn)則相對很少。研究人員對國際電信聯(lián)盟 ITU 公布的一系列語音編碼標(biāo)準(zhǔn)的算法實現(xiàn)上做了大量工作，尤其對一些性能優(yōu)良的算法。為了減少存儲量和傳輸速率，需要對語音信號進(jìn)行編碼壓縮，因而對語音編碼技術(shù)的研究和開發(fā)受到越來越多研究人員的重視。如何在 DSP 系統(tǒng)上實現(xiàn)處理算法的移植、高效運行，以及提出適合 DSP 執(zhí)行的算法是目前應(yīng)用研究的焦點。專用語音處理系統(tǒng)只能針對特定的算法實現(xiàn)，而且實現(xiàn)成本較高，不能靈活對算法做修改。很多強(qiáng)有力的定點和浮點 DSP，己經(jīng)為復(fù)雜語音編 碼算法的實現(xiàn)鋪平了道路。 在語音編碼算法開發(fā)的同時，數(shù)字信號處理芯片技術(shù)也有很顯著的進(jìn)展。例如移動電話和應(yīng)答機(jī)，他們并不需要固定的比特率。要達(dá)到理論上 50bit/s確語音信息率最低限這個目標(biāo)，對人腦感知信號的過程，必須有更深入的研究。因為有關(guān)語音信號的某些信息，人能夠感覺到有變化，而編碼器卻找不到對應(yīng)的特征參量。然而，這是一個很復(fù)雜的問題，它受多種因素的限制，例如 :語音信號所包含的信息內(nèi)容。所以，這種方法未能進(jìn)入 語音編碼器的范圍。很多年以來，對于 到 16kbps 之間的比特率，這種方法幾乎占了統(tǒng)治地位。編碼器發(fā)送的主要信息是語音生成模型的參數(shù)，相當(dāng)于語音的主要特征，而并非語 音的波形幅值。參數(shù)編碼的原理和設(shè)計思想和波形編碼完全不同。但它的碼率高，當(dāng)碼 低于 32kbps 的時候音質(zhì)明顯降低。為了降低比特率，波形編碼會充分利用相鄰抽樣點之間的相關(guān) 性，對差分信號進(jìn)行編碼 。波形編碼就是根據(jù)語音的信號波形導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)字編碼 形式，令在接收端的解碼器能恢復(fù)出與輸 信號波形相一致的原始語音。語音編碼的目的，是在給定的編碼速率下，使得從解碼恢復(fù)出的重構(gòu)語音的質(zhì)量盡可能高。而且，在通信過程產(chǎn)生誤碼、網(wǎng)絡(luò)抖動和突發(fā)傳輸時，這種方法必須具有健壯性（ Robustness）。在這些頂尖的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的帶