摘 要： 介紹一種采用一片TMS320C542實現(xiàn)4路電話壓縮的話音處理卡，對處理卡硬件結(jié)構(gòu)和RPE-LTP算法及DSP實現(xiàn)作了敘述，最后提出一種基于該處理卡的語音記錄系統(tǒng)的構(gòu)想。

    關(guān)鍵詞： 語音記錄器 語音編解碼 數(shù)字信號處理器（DSP）規(guī)則脈沖激勵－長時線性預(yù)測（RPE-LEP) ADPCM算法

    多通道的語音記錄和回放系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用背景，主要應(yīng)用在語音記錄、話音檔案、數(shù)字語音存儲等領(lǐng)域。隨著計算機性價比不斷提高和應(yīng)用的普及，由計算機管理的語音系統(tǒng)越來越受到重視。

    傳統(tǒng)的多通道語音記錄系統(tǒng)，過去由于受到DSP運算能力和價格的限制，一般采用ITU-G.726建議書提出的ADPCM作為壓縮語音的算法。該算法運算量少，最低碼率為16kb/s，但低碼率時語言質(zhì)量較差。近年來DSP的性價比不斷提高，這使性能更好的語音壓縮算法可以應(yīng)用于多路語音壓縮系統(tǒng)。本項目采用了美國德州儀器（TI）的DSP芯片TMS320C542PGE-40，完成了在GSM系統(tǒng)中使用的規(guī)則脈沖激勵－長時線性預(yù)測（RPE-LTP）算法，實現(xiàn)了高效率的多通道語音記錄系統(tǒng)。

    本系統(tǒng)具有面向應(yīng)用的配置和靈活的擴展接口。由配置的不同，系統(tǒng)可支持4～8路話音處理。系統(tǒng)采用ISA總線與PC機接口。為了加強業(yè)務(wù)擴展能力，卡上保留一個外部接口，可用于功能擴展。在無擴展部分時支持4路話音處理。

    １ 硬件結(jié)構(gòu)

    硬件框圖如圖1所示。系統(tǒng)硬件包括’C542、擴展RAM、ISA總線接口、模擬接口、擴展接口（虛線框中部分）五大部分。其中，模擬接口（ADC）為TMS320AC01，擴展RAM為TC55B8016，兩者都是TI的產(chǎn)品。FIFO為IDT公司的IDT7201。

    ’C542是系統(tǒng)的核心部件，它的功能是進行底層硬件的管理和語音數(shù)據(jù)的壓縮�！疌542是TI公司于1995年推出的面向移動通信的新一代產(chǎn)品。它采用改進的哈佛體系結(jié)構(gòu)，集成了許多并行處理單元，使它特別適合完成高復(fù)雜度的算法。本系統(tǒng)采用的’C542具有40MIPS的運算能力。’C542還具有幾種高效的片內(nèi)外設(shè)：1個64K×16的并口，2個同步串口，1個8位的主機接口（HPI）和1個定時器。它能響應(yīng)5個中斷，具有總線掛起功能�！疌542豐富的片內(nèi)外設(shè)極大地減省了片外電路。

    模擬接口由以主從方式級連在一起的四個’AC01組成，這四個ADC掛接在’C542的串口0上，如圖2所示。因為四路輸入電路相同故只完整畫出一路。此時’C542的同步串口工作在觸發(fā)模式，即：數(shù)據(jù)的傳輸由’AC01主動觸發(fā)。四個’AC01通過FSD信號（類似于接力棒）以時分復(fù)用方式與串口通信。首先，主’AC01發(fā)出幀同步脈沖，傳輸一個采樣點。串行傳完16位信息后，主’AC01通過FSD信號通知第一個從’AC01開始傳數(shù)，同時觸發(fā)幀同步。第一個從’AC01傳完一個樣值后通知第二個從’AC01，依此類推。待四個ADC都傳完第一個樣值后再在由主’AC01傳輸?shù)诙䝼�樣值，如此循環(huán)。在傳入’C542的16位信息中，高14位是2進制補碼形式的樣值。低2位為00時表示該值是由主’AC01傳入，為01表示該值是由從’AC01傳入。DSP程序根據(jù)這一點區(qū)分各路語音數(shù)據(jù)。由圖２可見’C542串口的收、發(fā)幀同步信號（FSR、FSX）被接在一起，所以，’C542在收到一個數(shù)據(jù)的同時也向當時發(fā)數(shù)的’AC01發(fā)出一個數(shù)據(jù)�！疉C01將收到的數(shù)據(jù)通過它的DA部分轉(zhuǎn)變成模擬量。

    ’AC01前端的電路為輸入整形電路。Vi首先經(jīng)過一個低通濾波器，然后通過電壓跟隨器被運算電路分解成兩個差分分量in+,in-。其中in+=Vm+Vi/2;in-=Vm-Vi/2�！疉C01工作在+5V,Vm是它提供的中值電壓：Vm=2.5V。在輸入前端Vi已被限制在±5V的范圍。

    在整個系統(tǒng)中，PC作為數(shù)據(jù)存儲器和人機交換信息窗口，它的作用是存儲數(shù)據(jù)和管理整個插卡運行，在系統(tǒng)的初始化階段PC機還要為DSP裝載程序。PC與’C542的接口部分由ISA總線和’C542的主機接口HPI組成。HPI是’C542的片內(nèi)外設(shè)，它為’C542內(nèi)部的一段2K字的RAM提供一個窗口，主機通過此窗口可以直接訪問這段RAM。可見，這段2K字RAM的作用就相當于傳統(tǒng)片外片擴展的雙口RAM。因為HPI的RAM在DSP片內(nèi)，所以它能提供更高的讀寫效率。同時主機接口作為一個’C542的部件，它還能用來中斷主機和接受主機中斷，’C542還有HPI的bootload方式。在本系統(tǒng)中，主機首先用’C542的HPI bootload方式將程序載入’C542中，并讓它運行，然后再以HPI RAM中的160字作為緩沖