新型聲碼器CMX638及應用設計

　　3 CMX638工作原理

　　3．1 編解碼過(guò)程

　　3．1．1 不帶FEC的簡(jiǎn)單幀格式編解碼

　　CMX638提供簡(jiǎn)單的編解碼數據幀格式，其壓縮速率包括2 050 b／s，2 400 b／s，2 750 b／s，此過(guò)程不帶FEC，STD和DTMF功能。CMX638每隔20 ms采集160個(gè)16位數據(A／D轉換器的采樣率為8 kHz)，當第一個(gè)20 ms結束后，開(kāi)始編碼運算，由于信號的異同會(huì )產(chǎn)生不同抖動(dòng)延時(shí)，主機在40 ms的時(shí)刻讀取第一幀數據。以后每隔20 ms操作一次，形成流水線(xiàn)作業(yè)。在解碼過(guò)程中，在0 ms時(shí)刻主機向CMX638輸入一幀數據后，CMX638開(kāi)始解碼運算，與編碼相似也會(huì )出現算法抖動(dòng)延時(shí)，第一個(gè)樣本的輸出時(shí)刻由內部寄存器IDD決定，其延時(shí)應確保輸出連續有效的數據。圖2為CMX638簡(jiǎn)單幀格式編解碼過(guò)程。

　　3.1.2 帶FEC的復雜幀格式編解碼

　　CMX638可提供帶前向糾錯的編解碼數據幀格式，其數據包長(cháng)度為60 ms，包括3幀數據，其壓縮速率為3 600 b／s。CMX638在0時(shí)刻開(kāi)始采樣，每隔20 ms進(jìn)行編碼運算，會(huì )出現抖動(dòng)延時(shí)，每隔60 ms插入一次FEC編碼(圖3黑色部分)，在80 ms時(shí)刻一個(gè)數據包穩定有效，主機讀出數據，以后每隔60 ms操作一次。在解碼過(guò)程中，主機向CMX638輸入數據包后，開(kāi)始對每一幀數據解碼運算，并會(huì )出現抖動(dòng)延時(shí)，設置適當的內部寄存器IDD，可在延時(shí)后輸出連續有效的數據。圖3是帶FEC的復發(fā)幀格式編解碼過(guò)程，其數據包壓縮時(shí)間為60 ms。

　　3．2 數據幀格式

　　CMX638編碼后輸出的數據幀格式較簡(jiǎn)單，無(wú)幀頭和其他控制標志信息，直接輸出有效數據。當壓縮速率為2 050b／s時(shí)，每隔20 ms產(chǎn)生一幀數據，有效數據位為41 bit，占用6字節，主機必須以字節為單位與CMX638交換數據，所以應該輸入／輸出6字節，其中最高字節先進(jìn)先出，7個(gè)無(wú)效比特位不影響編解碼。當壓縮速率為2 400 b／s時(shí)，其工作原理與2 050 b／s壓縮速率相同，有效數據為48 bit，恰好占用6字節，無(wú)無(wú)效比特位。當壓縮速率為2 750 b／s，有效數據為55bit，占用7字節，1個(gè)無(wú)效比特位，必須輸入／輸出7字節。當壓縮速率為3 600 b／s，帶FEC功能，每隔60 ms產(chǎn)生包括3幀的數據包，有效數據為216 bit，采用硬比特格式，占用27字節。而采用軟比特格式時(shí)，則占用108字節。

　　3．3 主機與片外CODEC接口

　　主機通過(guò)C-BUS串行接口與CMX638交換數據。寫(xiě)操作時(shí)，CSN為低，先寫(xiě)入要訪(fǎng)問(wèn)的寄存器地址，再寫(xiě)入有效數據，以字節為單位，結束時(shí)CSN拉高；讀操作時(shí)，先寫(xiě)入地址，接著(zhù)讀取數據。在CLK上升沿采樣，最大時(shí)鐘頻率為5 MHz；每?jì)纱蜟SN操作應至少相隔1μs。

　　當CMX638選用外部CODEC時(shí)，利用SSP接口與外部CODEC交換數據。當STRB同步脈沖到達，如果是寫(xiě)操作，SDI輸入16 bit數據；如果是讀操作，SDO輸出16 bit數據。SCLK的最大時(shí)鐘頻率為6.6 MHz，時(shí)鐘沿采樣輸入數據方式取決于內部寄存器EXCODECCONT($0B)。

　　4 應用電路

　　4．1 CMX638采集電路設計

　　圖4是基于CMX638的語(yǔ)音采樣、壓縮、解壓縮的應用電路，采集麥克風(fēng)的語(yǔ)音信號，直接壓縮；再解壓縮恢復源語(yǔ)音信號輸出到喇叭。CMX638使用片內的語(yǔ)音CODEC，可直接采集模擬信號。輸入／輸出通道分別有兩個(gè)可編程增益放大器，通過(guò)配置寄存器AIG($05)和AOG($06)確定其增益。當輸入/輸出增益較大時(shí)，可能出現噪聲，但這些噪聲被片內數字低通濾波器濾除。信號的輸入/輸出端無(wú)需接放大電路和濾波電路，提高信噪比。