基于dsp的实时语音处理设计

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1、基于TMS320VC5402的音频信号采集与处理系统。介绍了该系统的总体方案和硬软件设计。讨论了模/数(A/D)和数/模(D/A)转换电路的设计方法以及如何利用TMS320VC5402的多通道缓冲同步串口(McBSP)和PCM1800及PCM1744芯片接口来实现音频信号的采集和输出。通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接受范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入因为输入信号太大而使接收机发生饱和或阻塞。实验证明：所设计的基于DSP的硬件和软件系统是一

2、个很好的音频信号采集与处理系统。绪言近年来，随着DSP技术的普及和低价格、高性能DSP芯片的出现，DSP已越来越多地被广大的工程师所接受，并越来越广泛地被应用于各个领域，例如：语音处理、图像处理、模式识别及工业控制等，并且已日益显示出其巨大的优越性。DSP是利用专门或通用的数字信号处理芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小及可靠性高等优点，满足了对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。对实时数字信号处理的应用需求和超大规模集成电路技术水平的飞速发展，推动着DSP性能不断提高。DSP是一种专用的数字信号处理器。随着超大规模集

3、成电路技术上取得的突破进展，高度集成化的DSP数字信号处理器具有体积小、功耗低和运算速度快等诸多优点，因此非常适用于语音信号的压缩处理。基于DSP的实时语音处理系统，它具有可选择的信号采样速率和高性能的数字信号处理能力，不仅可以用来对立体音频信号进行实时编解码处理，还可以用来作为高速的实时信号采集与处理板使用。它包括多路语音实时采集，压缩处理，存储功能等基本功能。根据设计要求中的要点，所要设计的基于DSP的实时语音处理系统功能是，它能同时输入至少两路音频信号，而且能够对两路输入信号进行实时采集并将模拟信号数字化，然后对信号进行数字信号处理，并能够根据要求存储不少于10小

4、时的录音，最后输出音频信号。那么在设计系统过程中，为满足要求要有信号采集，模/数及数/模转换，数字信号处理部分，包括数据压缩等，电源电路，复位电路，时钟电路。信号特征分析音频信号经过高精度高速的ADC转换后得到一串数字信号，分帧输入到波形输入缓冲区RAM。然后由手动控制一种或几种处理算法将音频信号调入TMS320C5402的内部进行高速运算。经过处理的音频信号，再输入到高精度高速的DAC转换器中，还原成模拟的声音信号，经音箱功率放大电路放大输出。一、本设计的任务1.输入信号为2路语音信号，要求系统能对2路输入信号进行实时采集、数字化处理、压缩、存储（录音），要保证一定的

5、录音质量，录音时间不少于10小时。2.根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析，选择确定DSP芯片型号、语音采集芯片型号，完成系统硬件设计。二、本设计的实现方案1、系统结构框图:高精度高速音频信号ADC波形输入缓冲区RAMTMS320VC5402波形输出缓冲区RAM高精度高速音频信号DAC音频处理程序存储区EPROM语音信号存储器SDRAM电源复位电路音频系统应该具有较宽的动态范围，选择16~24位的ADC和DAC能完全捕获或恢复高保真的音频信号。系统的核心芯片(DSP)选用美国TI公司的TMS320VC5402[1](以下简称'C5402)。2、DSP芯片模块是整

6、个实时语音处理系统的核心部分，它对经数字化的信号进行压缩，编解码等。A/D转换模块功能是把模拟信号数字化，包括采集和量化，这部分为DSP处理语音数字信号做好了准备；D/A转换模块就是把数字信号转换为模拟的信号，输出音频信号。SDRAM（动态随机存储器）存储器模块主要是为DSP处理器扩展存储容量，达到要求的存储容量；但要注意的是要与DSP处理器的速度相匹配，以便良好的运行。电源模块是为内部芯片及周边系统电路提供能量的部分。复位电路模块3、DSP处理器：作为DSP家族高性价比代表的16位定点DSP芯片，'C5402适用于语音通信等实时嵌入应用场合。与其它'C54X芯片一样，

7、'C5402具有高度灵活的可操作性和高速的处理能力。其性能特点如下：操作速率可达100MIPS；具有先进的多总线结构，三条16位数据存储器总线和一条程序存储器总线；40位算术逻辑单元(ALU)，包括一个40位桶形移位器和两个40位累加器；一个17×17乘法器和一个40位专用加法器，允许16位带/不带符号的乘法；整合维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度；单周期正规化及指数译码；8个辅助寄存器及一个软件栈，允许使用业界最先进的定点DSPC语言编译器；数据/程序寻址空间为1M×16bit，内置4K×16bitROM和16k×16bitRAM