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摘要 把PC機(jī)接口技術(shù)與 DSP芯片技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一 塊實(shí)時(shí)語(yǔ)音采集與處理板。由于采用了具有30 ns指令周期的ADSP2181芯片及專(zhuān)用的A/D，D/ A芯片，本板能夠?qū)Χ喾N語(yǔ)音算法如G728，G729，G723，MPEG音頻等算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編解碼處理。由于這塊板對(duì)外具有靈活方便的數(shù)字接口，它也可用于其他高速數(shù)字信號(hào)采集與處理應(yīng) 用的場(chǎng)合。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換器；數(shù)據(jù)采集；語(yǔ)音信號(hào)處理；PC總線；DSP芯 片
中圖分類(lèi)號(hào)：TN911.7；TP274
Principle and Implementation of Real-Time Voice Acquisition a nd Processing Gard Based on ADSP2181
Chen Faxin
(Shanghai Branch, Research Institute ofSouthwest Telecommun ication Techniques Shanghai,200434)
Chen Yajun
(Department of Electrical Enginee ring,Shanghai Jiaotong University Shanghai,200030)
Abstract Principle and implementation for real-time voice acq uistion and processing card based on ADSP2181 are discussed. Because of using AD SP2181 with 30 ns instruction period and special A/D,D/A chip, the card can code and decode voice algorithms real-time, for example, G728,G729,G723, etc. Becau se of its flexibility data interface can also be used in other data signal acqui sition and processing field.
Key words: converter; data acquisition; voice signal proces sing; PC bus; DSP chip
引 言
模擬語(yǔ)音信號(hào)變成數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)A/ D轉(zhuǎn)換，反之，則要進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換；有些語(yǔ)音算法，如MPEG音頻算法要求高保真立體聲，多速 率可調(diào)，因此選用恰當(dāng)?shù)腁/D，D/A轉(zhuǎn)換器是進(jìn)行語(yǔ)音處理首先要考慮的問(wèn)題。
由于語(yǔ)音算法的復(fù)雜性，如G723，要求選用高速度和高性能的DSP芯片。由于ADSP2181具有3 0 ns的指令周期，內(nèi)部具有16 K×16數(shù)據(jù)RAM和16K×24的程序RAM，可滿足一般語(yǔ)音處理對(duì)速度和存儲(chǔ)的要求。ADSP2181還有一個(gè)內(nèi)部DMA接口，能方便地與PC機(jī)交換數(shù)據(jù)。ADSP2181 還具有可全雙工工作的兩個(gè)獨(dú)立的串行口，它在進(jìn)行實(shí)時(shí)語(yǔ)音編解碼處理時(shí)也能全雙工工作 。
為了能對(duì)多種語(yǔ)音算法的實(shí)時(shí)編譯碼處理提供硬件環(huán)境，本文設(shè)計(jì)了一塊基于ADSP2181實(shí)時(shí) 語(yǔ)音采集與處理板。同時(shí)，由于這塊板對(duì)外具有靈活方便的數(shù)字接口，它也可用于其他高速 數(shù)字信號(hào)采集與處理應(yīng)用的場(chǎng)合。
1 原理框圖及說(shuō)明
圖1為原理框圖。其中A/D，D/A可合二為一，選用一片芯片，本文選用一片AD1848實(shí)現(xiàn)A/D， D/A轉(zhuǎn)換。AD1848采用8位并行接口與ADSP2181相接，內(nèi)部采樣精度可為16比特，分兩次輸出。AD1848適用于多通道輸入、高保真立體聲、多速率可調(diào)的場(chǎng)合。若想與ADSP2181采用串行 接口，則可選用AD1847。
圖1 原理框圖
ADSP2181與PC相交換數(shù)據(jù)采用內(nèi)部DMA接口(IDMA)。ADSP2181的IDMA口為16位并行口，當(dāng)連續(xù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)或程序RAM時(shí)，它內(nèi)部的地址計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)增減，不必外部干涉。因此，PC機(jī)訪問(wèn)ADSP2181的16位數(shù)據(jù)RAM時(shí)，每個(gè)地址讀寫(xiě)一次，而訪問(wèn)24位程序RAM時(shí)，每個(gè)地址分兩次讀寫(xiě)。PC機(jī)通過(guò)IDMA口訪問(wèn)ADSP2181的內(nèi)部RAM時(shí)，就象訪問(wèn)一般的I/O口一樣。此時(shí)PC機(jī)處于主動(dòng)方，ADSP2181處于被動(dòng)方。有時(shí)候，需要ADSP2181通知PC機(jī)干什么，此時(shí)，有兩種方式，一是中斷方式，即ADSP2181向PC機(jī)發(fā)中斷申請(qǐng)；二是查詢方式，即把ADSP2181的幾個(gè)內(nèi)部RAM單元用作二者的通信，PC機(jī)通過(guò)查詢這幾個(gè)單元，從而知道需要做什么。從硬件實(shí)現(xiàn)來(lái)看，采用查詢方式比中斷方式簡(jiǎn)單。本文設(shè)計(jì)的處理板可用于兩種方式。
ADSP2181內(nèi)部具有16K×16數(shù)據(jù)RAM，可滿足一般語(yǔ)音處理的要求， 在一些需要大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用場(chǎng)合，可進(jìn)行外部數(shù)據(jù)RAM擴(kuò)展。本文選用兩片32K×8的CY7C199 做為外部擴(kuò)展RAM，訪問(wèn)外部RAM時(shí)，分頁(yè)訪問(wèn)，每頁(yè)16K×16。
本板在聯(lián)機(jī)使用時(shí)，PC機(jī)通過(guò)ADSP2181的IDMA口把程序代碼送入ADSP2181內(nèi)部的程序RAM； 當(dāng)脫機(jī)使用時(shí)，程序通過(guò)外部EPROM引導(dǎo)進(jìn)ADSP2181內(nèi)部程序RAM。
外圍電路主要包括：ADSP2181并行I/O口的擴(kuò)展，中斷控制邏輯，以及ADSP2181訪問(wèn)外部AD1 848、外部RAM的讀寫(xiě)控制邏輯。
2 結(jié)束語(yǔ)
本板已成功用于MPEG音頻算法的實(shí)時(shí)解碼，對(duì)G723也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室軟件模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 本板具有如下技術(shù)性能：
(1)帶有高保真語(yǔ)音的A/D，D/A，采樣速率從5.5～48 kHz分檔可 變，采樣精度可達(dá)16比特�？删幊淘鲆�/衰減控制的多通道立體聲輸入、輸出。
(2)語(yǔ)音處理的主CPU為ADSP2181，指令周期為30 ns，片內(nèi)有16K×24的程序RAM和16K×16的 數(shù)據(jù)RAM，片外又?jǐn)U展32K×16的數(shù)據(jù)RAM。
(3)靈活的對(duì)外接口方式；兩個(gè)可編程為輸入/ 輸出的串口；一個(gè)獨(dú)立的8位輸入并口，一個(gè)獨(dú)立的8位輸出并口。
(4)能對(duì)多種語(yǔ)音算法 如G728，G729，G723，MPEG音頻等算法進(jìn)行實(shí)時(shí)編譯碼處理，并可全雙工工作。
(5)采用數(shù)字輸入/出接口，本板可作為一塊通用高速的數(shù)字信號(hào)處理板使用。
(6)通過(guò)串口可對(duì)外部數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集，頻率可達(dá)16M，對(duì)2M串行比特流可進(jìn)行無(wú)限實(shí)時(shí)采 集與存盤(pán)。
(7)既可插入PC機(jī)擴(kuò)展槽中聯(lián)機(jī)使用，又可作為用戶的目標(biāo)板脫機(jī)使用。
作者簡(jiǎn)介:陳發(fā)新 男，工程師，1965年1月生。發(fā)表過(guò)“視頻信號(hào) 的采集與處理板的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”(《數(shù)據(jù)采集與處理》，1997年第2期)等論文。
作者單位:陳發(fā)新 西南電信技術(shù)研究所上海分所 上海，200434
陳亞駿 上海交通大學(xué)電子工程系 上海，200030
參考文獻(xiàn)
1 陳發(fā)新.通用數(shù)字信號(hào)處理開(kāi)發(fā)與應(yīng)用板的設(shè)計(jì).電信技術(shù)研究，19 97，5：8～10
2 陳東旭，廖先蕓編著.IBM微機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1993.50～13 0
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