基于DSP技術的多路語音實時采集與壓縮處理系統(tǒng)
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關鍵詞：數(shù)據(jù)采集；DSP；數(shù)據(jù)處理；實時；語音壓縮
在語音的數(shù)字通信和數(shù)字存儲等應用領域，需要對多路語音信號進行實時采集和壓縮處理［1］。如某語音記錄設備，需要對8路語音信號進行實時采集和壓縮處理，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技術。而模型編碼算法的運算量很大。因此，如一方面要求對多達8路的語音信號進行實時采集，另一方面又要求對各路的語音信號進行較高壓縮率的實時壓縮處理，對數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)提出了更高的要求。
由于VLSI技術的迅速發(fā)展，DSP（Digitalsig－nal 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現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和處理成為實時數(shù)據(jù)采集和處理的一個新的發(fā)展方向。基于此，本文介紹的多路語音實時采集與壓縮處理系統(tǒng)采用了高速DSP技術。
1 系統(tǒng)結構與工作原理
1．1 系統(tǒng)主要性能指標
采集語音信號通道數(shù)：8
語音信號帶寬：300～3 400 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
擴展ISA總線接口
系統(tǒng)在結構上包括三個主要部分，即8通道A／D和1通道D／A部分，DSP最小系統(tǒng)及DSP的DMA與ISA總線的接口。如圖1所示。
由圖2可以看出，軟件設計主要包括4大部分：
命令解釋與控制模塊
13 Kb／sRPE－LTP－LP編解碼模塊
多通道語音編解碼控制模塊
接口功能模塊
3．2．1 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)、設置PC機與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機打交道，而是通過接口功能模塊，間接實現(xiàn)與主CPU的數(shù)據(jù)信息交換。
3．2．2 13 Kb／sRPE－LTP－LP編解碼模塊
該模塊是一個單通道13 Kb／sRPE－LTP－LP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，為該模塊單獨形成一個ADSP－2100系列語言庫，可與任何其它ADSP－2100系列模塊相連。
3．2．3 多通道語音編解碼控制模塊
該模塊基于單通道13 Kb／sRPE－LTP－LP語音編解碼模塊，實現(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，當某通道采集到一幀160點的語音數(shù)據(jù)時，調用語音編碼模塊對該幀進行編碼，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聯(lián)的，所以該模塊還必須將當前通道的當前幀編碼后的必須保存的數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行保存，以及在調用語音編碼模塊對當前幀進行編碼前，恢復上一幀編碼后的數(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機傳送來的壓縮數(shù)據(jù)后，調用解碼模塊，然后將解碼后的160點語音數(shù)據(jù)送到D／A的串口1發(fā)送緩沖區(qū)。
3．2．4 接口功能模塊
該模塊實現(xiàn)DSP與PC機的數(shù)據(jù)的實際交換工作，同時也實現(xiàn)DSP的數(shù)據(jù)采集與控制。由于它是軟件設計中唯一與硬件相關的模塊，故該模塊在設計上盡量與其它模塊獨立。這樣，當硬件有所改變時，可不必改變其他模塊。
4 結 論
本系統(tǒng)由于采用了DSP技術，使得多路語音的采集和壓縮處理得以實時實現(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)的成功設計說明數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)采用基于DSP技術，將大大提高系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)的實時采集和實時處理的能力。而且，當今的DSP的處理速度和數(shù)據(jù)管理能力還在迅速地提高，其價格也降到能應用于一般的應用場合。如ADSP－21061，40 MIPS的運算速度，10個DMA控制器，40位浮點運算精度，數(shù)據(jù)管理能力可達240Mbytes／s，其售價也只有30～40美元。因此，開發(fā)和研究基于DSP技術的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)具有重要的實際意義。
參考文獻
1 戴禮榮，王仁華，宋 彥．高速DSP技術及其在通信中的應用．合肥工業(yè)大學學報，1997，20（1）：90～962 王仁華，戴禮榮．當代DSP及其在現(xiàn)代通信應用中面臨的挑戰(zhàn)．中興新通信，1998，4（1）：8～123 陳永彬，王仁華．語音信號處理．合肥：中國科學技術 大學出版社，1990．103～106
第一作者簡介 戴禮榮，男，副教授，1962年8月生。
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