基于TMS320C5509多路语音实时录音系统

论文摘要

DSP（Digital Signal Processor）为数字信号处理提供了高效而可靠的硬件基础,已经广泛应用于高速自动控制、图像处理、通信技术、无线电、语音处理、网络设备、医疗设备、仪器仪表和家电等领域。本设计中所使用的TMS320VC5509就是设计适用于语音信号处理的DSP芯片。从上世纪30年代末提出PCM及通道声码器理论以来,语音编码已经有近70年的发展历史。近20年来随着计算机和微电子技术的发展获得了飞速的发展,尤其近几年高质量语音压缩编码技术已经开始大规模走向实用化。G.723.1标准以5.3kbit/s和6.3kbit/s两种较低的编码速率提供了高质量的重建语音,已在许多方面得到了应用。铁路通信系统是保障铁路高效安全运行的关键系统之一。而对于铁路通信语音内容的精确记录,在需要责任认定和提供法律依据时,有着极为重要的作用。目前已有的录音系统,大多是磁带录音或者未考虑语音压缩的基于PC的录音系统。论文将介绍一种数字化的多路铁路通信语音实时记录系统,该系统以DSP为处理核心器件,采用G723.1标准对多路语音信号进行实时压缩处理,具有录音质量高、便于存储的特点,同时基于数据库对语音数据进行存储。论文详细介绍了课题的硬件系统设计的过程及原理,深入研究了ITU-T G.723.1编解码算法的原理并剖析了源C代码。在此基础之上进行算法优化,并通过对C5509芯片的详细研究,设计了一系列针对源C代码进行汇编优化的措施,使代码的执行效率得到了极大的提高,实现了在单片DSP上的多路语音实时处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 项目背景及总体设计
• 1.1 项目背景及要求
• 1.2 项目总体设计
• 1.2.1 语音压缩算法选择
• 1.2.2 DSP的选择
• 1.2.3 项目总体方案
• 1.3 本课题中需要解决的问题
• 1.4 本文内容安排
• 第二章 硬件部分的设计与实现
• 2.1 多通道AD转换芯片：AD73360
• 2.1.1 AD73360 基本特性及芯片选择
• 2.1.2 AD73360 与DSP的连接和使用
• 2.1.3 4 通道输入电路和原理图
• 2.2 TMS320C5509 DSP外部部件使用方法和连接
• 2.2.1 5509 DSP基本特点
• 2.2.2 5509 DSP存储空间
• 2.2.3 MCBSP结构和工作原理
• 2.3 外扩SDRAM芯片MT48LC4M16A2TG
• 2.3.1 DSP的EMIF接口
• 2.3.2 EMIF与MT48LC4M16A2TG的连接
• 2.4 电源模块设计
• 2.5 JTAG扫描仿真接口设计
• 2.6 USB接口设计
• 2.6.1 USB简介
• 2.6.2 5509 的USB模块
• 2.7 用CP2101 将串口扩展成USB接口
• 2.8 小结
• 第三章 G723.1 语音压缩编码
• 3.1 语音信号生成模型
• 3.2 CELP编码原理
• 3.3 G723.1 算法编码部分
• 3.3.1 预处理（分帧和高通滤波器）
• 3.3.2 LPC分析
• 3.3.3 LSP量化
• 3.3.4 共振峰感觉加权滤波器
• 3.3.5 基音估计
• 3.3.6 闭环基音预测
• 3.3.7 固定码本搜索
• 3.3.8 固状态更新和信息打包
• 3.4 小结
• 第四章 G723.1 算法在DSP5509 上的实现和优化
• 4.1 算法C代码的分析
• LBC.C'>4.1.1 主模块CODER.C和Util_LBC.C
• 4.1.2 LPC.C
• 4.1.3 LSP.C
• LBC.C'>4.1.4 EXC_LBC.C
• 4.1.5 BASOP.C
• 4.2 定点运算的分析
• 4.3 G723.1 算法复杂度和存储空间分析
• 4.4 TMS320C55x DSP编译器及指令系统
• 4.4.1 中央处理单元（CPU）的结构
• 4.4.2 指令集特点
• 4.5 代码调试开发环境CCS
• 4.6 代码优化重点地确定
• 4.7 优化过程
• 4.7.1 对基本运算函数的优化
• 4.7.2 对循环体的优化
• 4.7.3 利用DSPLIB和循环缓冲对相关、卷积、滤波器的优化
• 4.7.4 利用C55x特有的硬件结构和汇编指令进行优化
• 4.7.5 存储器分配的优化
• 4.8 小结
• 第五章 系统软件设计以及改进方案
• 5.1 多通道处理实现现有方案
• 5.2 系统改进方案设计
• 5.3 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢