SSI端口的多路語(yǔ)音復用方案設計

摘　要：　同步串行接口（SSI）是各類(lèi)DSP處理器中的常見(jiàn)接口。工作在網(wǎng)絡(luò )模式下的SSI端口在某些應用場(chǎng)合非常重要。本文先對工作在網(wǎng)絡(luò )模式下的SSI端口的工作原理及特性進(jìn)行了介紹，隨后提出了SSI端口在網(wǎng)絡(luò )模式下的幾種應用方案。
關(guān)鍵詞：同步串行接口，編解碼器，正常模式，網(wǎng)絡(luò )模式

1　引　言
　　同步串行接口（SSI）是各類(lèi)DSP處理器中的常見(jiàn)接口，這是因為編解碼器（Coder／Decoder，CODEC）的數字接口即為SSI。在大多數的DSP應用中，通常只需要一個(gè)CODEC，然而在諸如與電話(huà)相關(guān)的一些應用中卻經(jīng)常需要將兩路語(yǔ)音信號接入到DSP處理器上。圖1就是這樣的一個(gè)典型應用：為了進(jìn)行回聲抵消（Acoustic Echo Cancel，AEC）處理，需要將近端和遠端兩路語(yǔ)音信號都接入到DSP處理器中。

　　現在，DSP處理器的I／O通常都是數字接口，因而它與語(yǔ)音信號之間需要插入CODEC以進(jìn)行模數和數模轉換。DSP外圍接口與CODEC間的標準接口為SSI，DSP處理器以及某些微處理器都帶有該接口模塊。但是如果某DSP處理器只有一個(gè)SSI端口，那么我們該如何將兩路（或多路）語(yǔ)音信號接入到這一個(gè)SSI端口上去呢？

　　下面就以Motorola公司的56800系列DSP處理器中具有代表性的DSP56824為例，對其SSI端口的功能特性作一簡(jiǎn)單介紹，之后，再就上述問(wèn)題給出相應的解決方案以供參考。

2　SSI端口介紹
　　圖2是SSI模塊的結構框圖?？梢钥闯?，SSI端口的發(fā)送和接收是相互獨立的兩個(gè)部分。其對外接口有六根信號線(xiàn)：

STD（SerialTransmitData）：串行數據輸出線(xiàn)。
SRD（SerialReceive Data）：串行數據輸入線(xiàn)。
　　STCK（Serial Transmit Clock）：串行數據輸出的位同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。在同步模式下也被用作串行數據輸入的位同步時(shí)鐘。
　　SRCK（SerialReceive Clock）：串行數據輸入的位同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。
　　STFS（SerialTransmitFrame Sync）：串行數據輸出的幀同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。在同步模式下也被用作串行數據輸入的幀同步時(shí)鐘。
　　SRFS（SerialReceive Frame Sync）：串行數據輸入的幀同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。

　　SSI端口的應用非常靈活，可通過(guò)配置相應的控制寄存器將SSI端口設置成應用中所需要的工作方式。SSI具有兩種基本的操作模式：正常模式和網(wǎng)絡(luò )模式，每種模式又都支持同步和異步協(xié)議。SSI端口在正常模式下每一幀中只傳輸一個(gè)數據字（即經(jīng)過(guò)采樣量化編碼后的數字語(yǔ)音信號，數據字位寬可通過(guò)配置相應寄存器來(lái)改變）；而在網(wǎng)絡(luò )模式下每一幀中可以傳輸2到30個(gè)數據字。同步和異步協(xié)議是針對SSI發(fā)送與接收部分的相互關(guān)系來(lái)說(shuō)的。在異步模式下，SSI端口的發(fā)送和接收部分完全相互獨立，都擁有各自的位同步時(shí)鐘和幀同步時(shí)鐘；而在同步模式下，SSI端口的發(fā)送和接收部分共用同一個(gè)位同步時(shí)鐘STCK和同一個(gè)幀同步時(shí)鐘STFS。幀同步信號，顧名思義，即，用作數據幀的同步，該信號可配置成短幀模式（幀同步信號為一個(gè)位時(shí)鐘寬度）和長(cháng)幀模式（幀同步信號為一個(gè)數據字寬度）。

　　更直觀(guān)地，不同模式下SSI端口的信號時(shí)序關(guān)系見(jiàn)圖3和圖4。這里，我們假設一個(gè)數據字為8bit寬，即，對模擬信號采用8級量化。

3　應　用
　　在對SSI端口有了深入的了解之后，我們便可以就引言中提出的問(wèn)題給出幾種切實(shí)可行的解決方案了。

3．1　方案一
　　圖5為方案一的連接示意框圖。DSP中的SSI端口工作在網(wǎng)絡(luò )模式，并設定每一幀為兩個(gè)時(shí)隙，即，每一幀中傳輸兩個(gè)數據字；采用同步協(xié)議，發(fā)送和接收部分共用同一個(gè)位同步時(shí)鐘信號STCK和同一個(gè)幀同步信號STFS；幀同步信號采用長(cháng)幀模式，即為一數據字寬。由DSP中的SSI端口驅動(dòng)位時(shí)鐘信號和幀同步信號。

　　假定CODEC為8K采樣，并采用8級量化。由此，可以確定SSI端口的幀頻為8kHz，位時(shí)鐘頻率為128kHz（128kHz＝8kHz82）。

　　DSP中的SSI端口與CODEC間信號的時(shí)序關(guān)系見(jiàn)圖6。
3．2　方案二
　　圖7為方案二的連接示意框圖，DSP中的SSI端口的配置與方案一的完全相同。

由于位時(shí)鐘頻率是幀頻的16倍，且它們之間是完全同步的，因而幀同步信號在位時(shí)鐘的移位下，經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘周期所得到的結果即相當于取反。因而，DSP中的SSI端口與CODEC間信號的時(shí)序關(guān)系與方案一中是完全相同的，參見(jiàn)圖6。

既然如此，為什么還要提出該方案呢？
　　原因之一：該方案下，幀同步信號既可以采用長(cháng)幀模式也可以采用短幀模式，因而具有一定的靈活性。

　　原因之二：該方案并不局限于每幀傳輸2個(gè)數據字，通過(guò)增加移位寄存器即可支持每幀2～32個(gè)數據字的傳輸，即，支持多路語(yǔ)音信號的接入。

　　下面舉例說(shuō)明該方案，假設每幀傳輸3個(gè)數據字并采用短幀模式，幀頻為8kHz，位時(shí)鐘頻率為192kHz（192kHz＝8kHz83）。

　　圖8為連接示意框圖。圖9為DSP中的SSI端口與CODEC間信號的時(shí)序關(guān)系圖。

3．3　方案三

　　這種方案是通過(guò)選擇雙聲道的CODEC來(lái)實(shí)現的，連接示意框圖參見(jiàn)圖10。這時(shí)，CODEC中的SSI端口就工作在網(wǎng)絡(luò )模式，每幀為兩個(gè)時(shí)隙，它在第一個(gè)時(shí)隙中傳輸左路采樣信號，而在第二個(gè)時(shí)隙中傳輸右路采樣信號。我們將DSP中的SSI端口作相應的配置即可實(shí)現我們所需要的功能，具體情形就不贅述了。這里需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，位時(shí)鐘和幀同步信號也有可能是由CODEC一方來(lái)驅動(dòng)的。

4　結束語(yǔ)
本文先以Motorola公司的56800系列DSP處理器中具有代表性的DSP56824為例對SSI端口的主要功能特性作了簡(jiǎn)單介紹，之后，就“如何將兩路（或多路）語(yǔ)音信號接入到一個(gè)SSI端口”這一問(wèn)題提出了幾種應用解決方案，并對各種方案的原理及其特點(diǎn)作了分析討論。