基于DSP的语音采集和处理系统的研究与实现

论文摘要

本课题目的是针对安防监控设备的需要，在嵌入式硬件平台完成语音信号实时处理系统的设计基于G.729A语音压缩协议，本文对多媒体远程监控通信系统的语音信号采集和压缩处理子系统做了深入研究首先根据课题需求特点，选择合适的硬件平台介绍了DM642内核及外设特性，分析了多媒体语音处理子系统硬件相关设计，主要是音频芯片AIC23B在DM642上的接口设计此外，根据系统需求外扩了数据存储器和程序存储器，这也是DM642高性能实现的基础接着介绍了语音编码相关理论，重点介绍了G.729A协议所用到的关键技术，例如线性预测矢量量化感觉加权滤波等，并对G.729A编解码算法原理进行了简要的分析深入研究了编解码模块的软件结构及执行流程，程序通过VC6.0验证后，将其移植到DSP开发环境CCS平台，由于算法运算复杂度较大，对算法程序进行了多级优化，并给出了优化结果然后根据多媒体监控通信系统的特点，采用TI推荐的RF5参考框架进行DSP的相关开发RF5框架将实时操作系统DSP/BIOS和驱动程序开发包DDK均纳入其中，可以最大化做到代码复用，缩短开发周期，特别适合多线程多通道和多算法结构的高密集度应用程序，便于系统扩展和升级首先基于DDK实现语音驱动程序的设计，然后对G.729A编解码模块进行了标准算法封装，利用SCOM通信机制，完成了语音编解码系统的多任务程序设计最后对系统进行测试，经过优化的G.729A代码通过了主观和客观评测，重构语音可懂度高，各个模块运行正常，系统总体运行稳定达到了语音信号16:1的压缩比，在DM642平台不仅达到实时运行，而且占用CPU资源和内存资源较少，完全达到了多路语音的实时编解码文章最后对以上工作做了总结，并根据课题的应用需求，为系统提出了下一步要完善的地方

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 数字信号处理（DSP）的发展
• 1.3 语音编码技术的发展
• 1.4 系统方案选择
• 1.4.1 DSP 在安防领域的应用
• 1.4.2 G.729A 的性能表现
• 1.4.3 系统实施方案
• 1.5 论文章节安排
• 2 硬件平台介绍
• 2.1 系统总体框架
• 2.2 DM642 内核及外设
• 2.3 MCASP 特点
• 2.4 语音芯片及其接口实现
• 2.5 存储器扩展
• 2.5.1 数据存储器扩展
• 2.5.2 程序存储器扩展
• 2.6 本章小结
• 3 算法原理及代码分析
• 3.1 语音编码关键技术
• 3.1.1 矢量量化
• 3.1.2 线性预测分析
• 3.1.3 合成分析法
• 3.1.4 感觉加权滤波器
• 3.1.5 码激励线性预测
• 3.1.6 后置滤波
• 3.2 G.729A 算法原理
• 3.2.1 编码器原理
• 3.2.2 解码器原理
• 3.2.3 延迟
• 3.3 编解码程序流程
• 3.3.1 通用程序分析
• 3.3.2 编码程序实现
• 3.3.3 解码程序实现
• 3.3.4 其它部分
• 3.4 算法验证
• 3.5 本章小结
• 4 程序代码的移植与优化
• 4.1 算法程序 CCS 上的移植
• 4.2 算法及代码优化
• 4.2.1 算法优化
• 4.2.2 基于 CCS 编译器的优化
• 4.2.3 充分利用内敛函数
• 4.2.4 基本函数的替换
• 4.2.5 对循环体的优化
• 4.2.6 其他方法的优化
• 4.3 优化结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 DSP 平台标准算法的软件实现
• 5.1 eXpressDsP 技术
• 5.1.1 BIOS 概述
• 5.1.2 DSP/BIOS 的组件构成
• 5.1.3 DSP/BIOS 的启动顺序
• 5.2 音频驱动程序设计
• 5.2.1 注册微型驱动
• 5.2.2 创建音频采集线程
• 5.2.3 语音采集软件实现
• 5.2.4 音频驱动参数设置
• 5.3 G.729A 标准算法库的建立
• 5.4 基于 RF5 的多任务软件实现
• 5.4.1 采集线程
• 5.4.2 语音处理线程
• 5.4.3 输出线程
• 5.5 系统实时运行综合检测
• 5.6 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的文章
• 致谢