数字信号处理器第五讲(上)
作者:清华大学电子工程系,微波与数字通信国家重点实验室 崔慧娟 关键词:DSP,标准化语音编码标准,TI,ADI 概述 近二十年来,全球半导体产业的飞速发展带动相关的软件,硬件设计达到新的水平,使得很多比较复杂的 数字信号处理算法可以实时实现并且得到广泛应用.突出的代表就是数字信号处理器(DSP)与语音信号 压缩编码算法相结合,并且在日常通信系统中得到广泛应用,例如数字移动电话,IP 电话等.随着网络通 信的发展,微处理器和信号处理专用芯片的发展,也为语音处理技术的应用提供了更加广阔的平台.所有 这些因素都促进了对更加有效,可靠,高质量的语音编码系统的需要,从而促进了语音编码技术的持续发 展.在最近一些年内,语音压缩编码技术有了很大的发展.最早的标准化语音编码标准是 70 年代 CCITT 公布的 G.711 64kb/s 脉冲编码调制 PCM.此后 ITU 又先后公布了 G.721 32kb/s 自适应差分编码 (ADPCM),G.728 16kb/s 短延时码本激励线性预测编码(LD-CELP).此外还有一些政府和组织制定 的语音标准,例如用于西欧数字移动通信的 13kb/s 具有长时预测规则码激励(RPE-LPT)的线性预测方 案, 北美数字移动通信标准 8kb/s 矢量和激励线性预测 (VSELP) 方案等. 1999 年欧洲通信标准协会 (ETSI) 推出了基于码激励线性预测编码(CELP)的第三代移动通信语音编码标准自适应多速率语音编码器 (AMR) 其中最低速率为 4.75kb/s, , 达到通信质量. 1995 年 ITU 公布 G.723.1, 编码算法有两种, 5.3kb/s 的 ACELP 和 6.3kb/s 的 MP-MLQ 算法, 主要用于 IP 电话. 1996 年 ITU 公布了 G.728 8kb/s 的 CS-ACELP 算法,可以用于 IP 电话,卫星通信,语音存储等多个领域.目前,ITU 正在致力于制定 4kb/s 的语音编码 国际标准,该算法将达到长途质量.针对一些特殊应用,如保密通信,军用通信,应急通信等,许多国际 组织,国家也研制了各种不同速率的语音压缩编码速率,例如美国政府为保密通信用开发的 2.4 和 1.2kb/s MELP 算法.我国近几年也研制了 0.6,1.2,2.4kb/s 及其它速率语音压缩编码算法,达到并且超过了国外 同速率编码的质量. DSP 在近 20 年内一直在高速发展,运算能力不断提高,片上资源和接口更加丰富,而单位运算所需功耗 不断降低.下面给出几个主要厂家的 DSP 产品. TI 的 DSP 主要有四大系列: C5000 系列(定点,低功耗):适合 个人与便携上网及无线通信应用.80-400MIPS. C2000 系列(定点,控制器):针对控制进行优化的 DSP. C6000 系列(高性能):适合宽带网络和数字影像应用. OMAP 系列(双核芯片):适合低功耗移动设备和多媒体 PDA. ADI 的 DSP 主要有四大系列:
21xx 系列:16 定点 DSP,内部 REM 大,外围接口多,适合作为控制类芯片使用. SHARC 系列:32 位浮点 DSP,21160 21161 提供与大内存容量结合的简单浮点算法,具有高水平的浮点 性能. TigerSHARC 系列:比 SHARC 具有更高的浮点运算功能 TS101,TS201 Blackfin 系列:高性能 16 位 DSP 信号处理与通用微控制器易使用的性能结合. Motolora 的 DSP: DSP56800,16BIT 定点 DSP,通用型 DSP. DSP563XX,24bit 定点 DSP, 通用型 DSP. 本文将介绍使用 TI 公司 C5000 系列实现 ITU-T G.729A 8kb/s CS-ACELP 语音压缩编码算法,并对 TI 公 司的 TMS320C54x 系列 DSPITU-T G.729A 语音编码算法做简单介绍,以及软件编程,调试和实现结果.
图 1 C54xDSP 结构框图(略)
TMS320 C54x 系列 DSP 芯片简介及硬件设计 TMS320 C54x 系列 DSP 芯片是使用静态 CMOS 技术制造的.其方框图见图 1,从图中可以看出 C54x 系 列 DSP 芯片具有以下功能单元:
总线
C54x 共有八条总线分别是: PB: 程序读取总线 CB: 数据读取总线 1 DB: 数据读取总线 2 EB: 数据写入总线 PAB: 程序读取地址总线 CAB: 数据读取地址总线 1 DAB: 数据读取地址总线 2 EAB: 数据写入地址总线
中央处理器(CPU)

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