语音信号处理在通信领域得到了广泛的套用,语音传输的数位化是全数位化移动通信系统中的重要环节。高质量、低速率的话音编码技术与高效率的数字调製技术结合,为现代移动通信提供了优于模拟移动通信的系统容量、通信质量和频谱利用率。现代移动通信的发展也对系统的功耗提出了较高的要求,低功耗、高性能的dsp已经越来越广泛地被套用于各个领域。本文介绍採用美国德州仪器公司(ti)最新开发出来的tms320vc5510a,利用其数据处理能力及低功耗特性,并且结合msp430f149增加了系统的控制能力,进行各种语音算法的实时实现,对于实际开发语音处理系统具有重要的参考价值,并且该平台已经套用于实际产品中。
基本介绍
- 中文名语音处理系统
- 套用领域通信领域
- 包含技术DSP(数位讯号处理)
语音处理系统的组成
语音算法多种多样,要求语音处理系统的前端提供符合算法精度要求的数字採样信号,要求前端的a/d、d/a具有较高的採样率和採样精度。语音处理系统还有实时性的要求,在一些套用中还要求语音编解码算法、加解密算法、信道编解码算法甚至调製、解调算法都在同一块晶片中实现,要求系统的数据处理能力强,存储空间大。在通常的dsp套用系统中,dsp加上存储器、a/d、d/a和外设接口就可以实现。越来越多的场合要求系统完成与外部系统的通信和控制,例如人机接口、信道传输设备等控制功能。这些均可以採用mcu+dsp的结构,以弥补单一dsp系统控制能力差的不足
语音处理系统原理
模拟话音经过功放构成的带通滤波器,通过tlv320aic10的模/数转换器(adc)转换成8 000hz的数位讯号,该採样信号的精度为16位,对输入模拟信号的幅度要求为-3.3~3.3v。数位化的语音信号通过同步串口(mcbsp)传送到dsp(tms320vc5510a)内部缓冲区,送入编码器进行编码,得到的数据流通过同步串口(mcbsp)及信道接口传给终端,经过信道编码后传输。从信道收到的码流经过终端解码通过同步串口(mcbsp)传给dsp内部的缓冲区,送入解码器进行解码,得到的数位化语音再通过同步串口(mcbsp)传给tlv320aic10的模/数转换器(adc),转换成模拟信号输出。为了增强该硬体平台的控制能力,dsp(tms320vc5510a)通过主机接口(hpi)与mcu(msp430f149)进行通信。并且增加了存储器flash(sst39vf800a),以保证可以进行脱机运行。
系统软体最佳化降低功耗
由于mcu具有较强的事件回响能力以及dsp具有较强的数据处理能力,可以通过mcu针对不同算法动态地改变系统的工作频率及dsp的工作状态,从而降低系统功耗。例如在该平台运行清华大学自主研製的600、1 200、2 400bps语音算法,需要针对不同算法要求不同的数据运算量进行动态配置。dsp採用mcu提供的8.192mhz的时钟、通过片内集成的dpll进行倍频得到所需要的主时钟。由于系统的部分代码是处于54兼容模式下,所以在系统软体的主函式中,当不需要进行编解码操作时,系统可以处于正常状态,即idle1或idle2状态。更具体的管理可以使用c55x系列的idle domain(idle域)机制进行管理]。3种状态具体描述如下 no idle定时器、通用串口和核心均处于正常工作模式。 idle 1定时器和通用串口正常工作模式,核心处于idle状态,由中断唤醒。 idle 2定时器、通用串口和核心都处于idle状态,由中断唤醒。 针对不同的算法,由于要求的数据运算量不同,能够保证算法工作的最低系统频率也不同。通过对不同的数据运算要求动态调整系统的工作状态,可以最大限度地实现降低功耗的目的,从而实现针对不同运算量的功耗控制。实际使用中,当dsp运行600selp算法时,系统工作在32.768mhz;运行1 200selp算法时,系统工作在40.960mhz;运行2 400selp算法时,系统工作在24.576mhz。与单一的运行在81.92mhz情况下相比,系统功耗分别降低了41%、36%、48%,大大减少了系统功耗。 该硬体平台已经成功运行了g.723.1、g.729a/b和cvsd等算法,并且获得了良好的效果,具有广阔的套用前景。