基于DSP技術(shù)的多路語(yǔ)音實(shí)時(shí)采集與壓縮處理系統
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關(guān)鍵詞：數據采集；DSP；數據處理；實(shí)時(shí)；語(yǔ)音壓縮
在語(yǔ)音的數字通信和數字存儲等應用領(lǐng)域，需要對多路語(yǔ)音信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和壓縮處理［1］。如某語(yǔ)音記錄設備，需要對8路語(yǔ)音信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和壓縮處理，而且要求對采集到的語(yǔ)音數據的壓縮率盡量高。一般地，當要求語(yǔ)音數據壓縮后的碼流在10 Kbps左右時(shí)，需要采用語(yǔ)音的模型編碼技術(shù)。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(yǔ)音信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，另一方面又要求對各路的語(yǔ)音信號進(jìn)行較高壓縮率的實(shí)時(shí)壓縮處理，對數據采集和處理系統提出了更高的要求。
由于VLSI技術(shù)的迅速發(fā)展，DSP（Digitalsig－nal processor數字信號處理器）的性能價(jià)格比得到了很大的提高［2］，使得利用DSP的高速數據管理能力和處理能力來(lái)實(shí)現高速數據采集和處理成為實(shí)時(shí)數據采集和處理的一個(gè)新的發(fā)展方向。基于此，本文介紹的多路語(yǔ)音實(shí)時(shí)采集與壓縮處理系統采用了高速DSP技術(shù)。
1 系統結構與工作原理
1．1 系統主要性能指標
采集語(yǔ)音信號通道數：8
語(yǔ)音信號帶寬：300～3 400 Hz
采樣速率：8 000 Hz
語(yǔ)音回放通道數：1
每路語(yǔ)音信號壓縮后碼流：13 Kbps
擴展ISA總線(xiàn)接口
系統在結構上包括三個(gè)主要部分，即8通道A／D和1通道D／A部分，DSP最小系統及DSP的DMA與ISA總線(xiàn)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(yǔ)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(guò)IDMA口發(fā)來(lái)的各種命令，如發(fā)送或接收編解碼數據、設置PC機與DSP的數據傳輸數據量的大小、查詢(xún)編解碼狀態(tài)以及啟動(dòng)，停止編解碼操作等。該模塊不直接與PC機打交道，而是通過(guò)接口功能模塊，間接實(shí)現與主CPU的數據信息交換。
3．2．2 13 Kb／sRPE－LTP－LP編解碼模塊
該模塊是一個(gè)單通道13 Kb／sRPE－LTP－LP語(yǔ)音編解碼模塊。它是本系統的語(yǔ)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(gè)ADSP－2100系列語(yǔ)言庫，可與任何其它ADSP－2100系列模塊相連。
3．2．3 多通道語(yǔ)音編解碼控制模塊
該模塊基于單通道13 Kb／sRPE－LTP－LP語(yǔ)音編解碼模塊，實(shí)現多通道語(yǔ)音編碼和單通道語(yǔ)音解碼。對于多通道語(yǔ)音編碼，一方面，當某通道采集到一幀160點(diǎn)的語(yǔ)音數據時(shí)，調用語(yǔ)音編碼模塊對該幀進(jìn)行編碼，并將編碼后的語(yǔ)音數據按約定的格式存放到各通道的編碼數據緩沖區中；另一方面，由于語(yǔ)音的模型編碼是前后幀相關(guān)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據和狀態(tài)進(jìn)行保存，以及在調用語(yǔ)音編碼模塊對當前幀進(jìn)行編碼前，恢復上一幀編碼后的數據和狀態(tài)。對于單通道語(yǔ)音解碼，則只需在接收到由PC機傳送來(lái)的壓縮數據后，調用解碼模塊，然后將解碼后的160點(diǎn)語(yǔ)音數據送到D／A的串口1發(fā)送緩沖區。
3．2．4 接口功能模塊
該模塊實(shí)現DSP與PC機的數據的實(shí)際交換工作，同時(shí)也實(shí)現DSP的數據采集與控制。由于它是軟件設計中唯一與硬件相關(guān)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(shí)，可不必改變其他模塊。
4 結 論
本系統由于采用了DSP技術(shù)，使得多路語(yǔ)音的采集和壓縮處理得以實(shí)時(shí)實(shí)現。同時(shí)還使系統具有較高的可編程性能?；谠撓到y的某語(yǔ)音記錄儀已經(jīng)通過(guò)省、部級的鑒定。本系統的成功設計說(shuō)明數據采集與處理系統采用基于DSP技術(shù)，將大大提高系統的高速數據的實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)處理的能力。而且，當今的DSP的處理速度和數據管理能力還在迅速地提高，其價(jià)格也降到能應用于一般的應用場(chǎng)合。如ADSP－21061，40 MIPS的運算速度，10個(gè)DMA控制器，40位浮點(diǎn)運算精度，數據管理能力可達240Mbytes／s，其售價(jià)也只有30～40美元。因此，開(kāi)發(fā)和研究基于DSP技術(shù)的數據采集與處理系統具有重要的實(shí)際意義。
參考文獻
1 戴禮榮，王仁華，宋 彥．高速DSP技術(shù)及其在通信中的應用．合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997，20（1）：90～962 王仁華，戴禮榮．當代DSP及其在現代通信應用中面臨的挑戰．中興新通信，1998，4（1）：8～123 陳永彬，王仁華．語(yǔ)音信號處理．合肥：中國科學(xué)技術(shù) 大學(xué)出版社，1990．103～106
第一作者簡(jiǎn)介 戴禮榮，男，副教授，1962年8月生。
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