高速G．729ab聲碼器設計及其在媒體網(wǎng)關(guān)中的應用
加入技術(shù)交流群
TMS320C6203支持16個(gè)EDMA通道，其12～15通道可用于響應串口收、發(fā)中斷。以串口接收數據為例：本設計中設計了乒、乓兩個(gè)串口數據接收緩存區。
串口寄存器中的數據通過(guò)EDMA模式緩存到乒緩存區，當乒緩存區滿(mǎn)時(shí)，EDMA參數重載，控制切換，將數據緩存至乓緩存區，同時(shí)給出EDMA中斷，通知CPU讀取一幀數據。通過(guò)McBSP接口發(fā)送數據的過(guò)程完全類(lèi)似。
聲碼器通過(guò)DSP的HPI接口與上層處理器連接，實(shí)現數據網(wǎng)分組語(yǔ)音壓縮信號的收發(fā)。在HPI接口中，設計了以太網(wǎng)數據發(fā)送／接收緩存區，并為每個(gè)緩存區設計了RP(Read Pointer，讀指針)和WP(Write Pointer，寫(xiě)指針)，用于控制上層處理器和DSP之間的編碼數據交互。同時(shí)上層處理器通過(guò)HPI接口向聲碼器發(fā)送指令，控制通道的打開(kāi)或關(guān)閉。
3 在媒體網(wǎng)關(guān)中的應用設計
聲碼器內部的主控程序采用定時(shí)中斷方式訪(fǎng)問(wèn)HPI接口，根據上層處理器的指令打開(kāi)或關(guān)閉通道。同時(shí)主程序使用輪詢(xún)方式處理從E1接口來(lái)的PCM話(huà)音信號；根據相應的通道工作狀態(tài)設置編解碼算法參數，將話(huà)音信號壓縮編碼；編碼后的語(yǔ)音數據，通過(guò)HPI接口輸出到上層處理器，進(jìn)入數字網(wǎng)絡(luò )。使用完全類(lèi)似的輪詢(xún)處理方式，逆向處理從來(lái)自數字網(wǎng)絡(luò )的編碼數據。
由于數字網(wǎng)絡(luò )屬于分組通信，必須有合適的多媒體實(shí)時(shí)流網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議以保證語(yǔ)音的連貫性。在聲碼器的HPI接口控制程序中，設計了一個(gè)提供給上層處理器的RTP(Real-time Transport Protocol，實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)接口，用于完成編碼和解碼數據包的輸出和輸入及相應的RTP成幀、解幀功能，具體功能設計如下：
RTP打包和發(fā)送：RTP包由具有固定格式的包頭和數據部分組成。將編碼后的語(yǔ)音數據，按照RTP打包參數的要求組織RTP頭和RTP凈荷。 RTP包頭中的關(guān)鍵字段為SN(Sequence Number，序列號)和TS(Time Stamp，時(shí)間戳)。SN用于對RTP包進(jìn)行排序。每發(fā)送一個(gè)RTP數據包，SN加1。TS用于標識RTP數據包中第一個(gè)字節采樣時(shí)的時(shí)刻，以語(yǔ)音樣本為單位遞增；對于語(yǔ)音包和靜音壓縮包，TS增值一致。另外，RTP包頭中的PT(Payload Type，負載類(lèi)型)字段用于指示RTP凈荷的數據編碼格式。在RFC3550中規定了標準音頻載荷類(lèi)型：G．729編碼對應的PT為18。
由于RTP包頭中沒(méi)有長(cháng)度字段，故對RTP包進(jìn)行了外部擴展：將打好的RTP包作為凈荷，附加上RTP包數據長(cháng)度、通道號，組成“以太網(wǎng)數據包”。針對C6203的32位尋址的HPI總線(xiàn)接口，設計以太網(wǎng)數據包格式如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/166506.htm
RTP包發(fā)送：即寫(xiě)“以太網(wǎng)數據包”至“以太網(wǎng)數據發(fā)送緩存區”。首先根據該緩存區的讀寫(xiě)指針判斷剩余空間；如寫(xiě)空間不夠，則放棄此次寫(xiě)操作，該數據包同時(shí)被丟棄。如寫(xiě)空間足夠，則將數據包寫(xiě)入發(fā)送緩存區，并更新寫(xiě)指針。上層處理器根據該緩存區的讀寫(xiě)指針判斷該緩存區內是否有新數據，并進(jìn)行讀操作，以及更新讀指針。
RTP包接收、排序和緩存：分組通信需要考慮語(yǔ)音的防抖動(dòng)處理。本文通過(guò)設置靜態(tài)抖動(dòng)緩沖區實(shí)現去抖動(dòng)。首先根據“以太網(wǎng)數據接收緩存區”的讀寫(xiě)指針判斷是否有新的數據包到來(lái)，如果有，則將該數據包根據RTP的SN和TS排列在相應通道的RTP緩存隊列中。重復上述過(guò)程直至將“以太網(wǎng)數據接收緩存區”中所有的數據包讀完，然后更新該緩存區的DSP讀指針。對于每個(gè)通道的RTP緩存隊列，當緩存語(yǔ)音數據到達預先定義的閾值K時(shí)，給出標志允許該通道開(kāi)始進(jìn)行語(yǔ)音數據解碼。如果數據分組有抖動(dòng)延遲，則解碼語(yǔ)音可繼續保持K時(shí)間單位不被打斷。
4 結語(yǔ)
在純匯編并行優(yōu)化的基礎上設計了高效的G．729ab聲碼器；利用TMS320C6203的在片外設McBSP實(shí)現了連接PSTN的標準E1接口；設計了用于分組數據收發(fā)的RTP協(xié)議接口，利用TMS320C6203的HPI接口方式與上層處理器連接，使聲碼器可靈活應用于媒體網(wǎng)關(guān)。
評論