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            基于DSP技術(shù)的多路語音實(shí)時采集與壓縮處理系統(tǒng)

            作者: 時間:2007-07-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            摘要 介紹一個多路系統(tǒng)。該系統(tǒng)PC-ISA總線結(jié)構(gòu),最大的特點(diǎn)是通過單片高性能價格比地實(shí)現(xiàn)了多達(dá)10路的和10路及一路語音解壓。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某語音記錄設(shè)備中。
            關(guān):數(shù)據(jù);;數(shù)據(jù);實(shí)時;語音
             
              
              在語音的數(shù)字通信和數(shù)字存儲等應(yīng)用領(lǐng)域,需要對多路語音信號進(jìn)行實(shí)時采集和壓縮處理1。如某語音記錄設(shè)備,需要對8路語音信號進(jìn)行實(shí)時采集和壓縮處理,而且要求對采集到的語音數(shù)據(jù)的壓縮率盡量高。一般地,當(dāng)要求語音數(shù)據(jù)壓縮后的碼流在10 Kbps左右時,需要采用語音的模型編碼。而模型編碼算法的運(yùn)算量很大。因此,如一方面要求對多達(dá)8路的語音信號進(jìn)行實(shí)時采集,另一方面又要求對各路的語音信號進(jìn)行較高壓縮率的實(shí)時壓縮處理,對數(shù)據(jù)采集和處統(tǒng)提出了更高的要求。

              由于VLSI的迅速發(fā)展,Digitalsignal processor數(shù)字信號處理器)的性能價格比得到了很大的提高2,使得利用DSP的高速數(shù)據(jù)管理能力和處理能力來實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和處理成為實(shí)時數(shù)據(jù)采集和處理的一個新的發(fā)展方向。此,本文介紹的多路語音實(shí)時采集與壓縮處統(tǒng)采用了高速DSP。

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             系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理
            11 系統(tǒng)主要性能指標(biāo)
               采集語音信號通道數(shù):8

            語音信號帶寬:3003 400 Hz

            采樣速率:8 000 Hz

            語音回放通道數(shù):1
            每路語音信號壓縮后碼流:13 Kbps

            擴(kuò)展ISA總線接口
              系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上包括三個主要部分,即8通道AD1通道DA部分,DSP最小系統(tǒng)及DSPDMAISA總線的接口。如圖1所示。



             
            由圖2可以看出,軟件設(shè)計(jì)主要包括4大部分:
            命令解釋與控制模塊
            13 KbsRPELTPLP編解碼模塊
            多通道語音編解碼控制模塊  
            接口功能模塊

            3
            21 命令解釋與控制模塊
              命令解釋與控制模塊主要是用于解釋由PC機(jī)通過IDMA口發(fā)來的各種命令,如發(fā)送或接收編解碼數(shù)據(jù)、設(shè)置PC機(jī)與DSP的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)量的大小、查詢編解碼狀態(tài)以及啟動,停止編解碼操作等。該模塊不直接與PC機(jī)打交道,而是通過接口功能模塊,間接實(shí)現(xiàn)與主CPU的數(shù)據(jù)信息交換。

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            22 13 KbsRPELTPLP編解碼模塊
              該模塊是一個單通道13 KbsRPELTPLP語音編解碼模塊。它是本系統(tǒng)的語音壓縮處理的核心部分,為使該模塊具有通用性,為該模塊單獨(dú)形成一個ADSP2100系列語言庫,可與任何其它ADSP2100系列模塊相連。

            3
            23 多通道語音編解碼控制模塊

              該模塊單通道13 KbsRPELTPLP語音編解碼模塊,實(shí)現(xiàn)多通道語音編碼和單通道語音解碼。對于多通道語音編碼,一方面,當(dāng)某通道采集到一幀160點(diǎn)的語音數(shù)據(jù)時,調(diào)用語音編碼模塊對該幀進(jìn)行編碼,并將編碼后的語音數(shù)據(jù)按約定的格式存放到各通道的編碼數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中;另一方面,由于語音的模型編碼是前后幀相關(guān)聯(lián)的,所以該模塊還必須將當(dāng)前通道的當(dāng)前幀編碼后的必須保存的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行保存,以及在調(diào)用語音編碼模塊對當(dāng)前幀進(jìn)行編碼前,恢復(fù)上一幀編碼后的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。對于單通道語音解碼,則只需在接收到由PC機(jī)傳送來的壓縮數(shù)據(jù)后,調(diào)用解碼模塊,然后將解碼后的160點(diǎn)語音數(shù)據(jù)送到DA的串口1發(fā)送緩沖區(qū)。

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             接口功能模塊
              該模塊實(shí)現(xiàn)DSPPC機(jī)的數(shù)據(jù)的實(shí)際交換工作,同時也實(shí)現(xiàn)DSP的數(shù)據(jù)采集與控制。由于它是軟件設(shè)計(jì)中唯一與硬件相關(guān)的模塊,故該模塊在設(shè)計(jì)上盡量與其它模塊獨(dú)立。這樣,當(dāng)硬件有所改變時,可不必改變其他模塊。

            4
             結(jié) 
              本系統(tǒng)由于采用了DSP技術(shù),使得多路語音的采集和壓縮處理得以實(shí)時實(shí)現(xiàn)。同時還使系統(tǒng)具有較高的可編程性能?;谠撓到y(tǒng)的某語音記錄儀已經(jīng)通過省、部級的鑒定。本系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)說明數(shù)據(jù)采集與處統(tǒng)采用基于DSP技術(shù),將大大提高系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和實(shí)時處理的能力。而且,當(dāng)今的DSP的處理速度和數(shù)據(jù)管理能力還在迅速地提高,其價格也降到能應(yīng)用于一般的應(yīng)用場合。如ADSP21061,40 MIPS的運(yùn)算速度,10DMA控制器,40位浮點(diǎn)運(yùn)算精度,數(shù)據(jù)管理能力可達(dá)240Mbytess,其售價也只有3040美元。因此,開發(fā)和研究基于DSP技術(shù)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義。

            參考文獻(xiàn)
            1 戴禮榮,王仁華,宋 彥.高速DSP技術(shù)及其在通信中的應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,201):90962 王仁華,戴禮榮.當(dāng)代DSP及其在現(xiàn)代通信應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn).中興新通信,199841):8123 陳永彬,王仁華.語音信號處理.合肥:中國科學(xué)技術(shù)  大學(xué)出版社,1990103106
            第一作者簡介 戴禮榮,男,副教授,19628月生。


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