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一種數(shù)字語音通信系統(tǒng)的DSP實現(xiàn)

云知道

【一種數(shù)字語音通信系統(tǒng)的DSP實現(xiàn)】
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1　引言
現(xiàn)代通信系統(tǒng)已不斷由模擬體制向數(shù)字化體制過渡，并越來越傾向于采用“軟件無線電”的設計方案 。即通過構造通用的硬件平臺，以使各種相關的通信任務能夠用軟件完成，從而構成一個具有高度靈活性、開放性的通信系統(tǒng) ?，F(xiàn)代的DSP通用處理器為實現(xiàn)這一方案提供了極大的便利 。
軟件無線電的設計思想是：用一個通用、標準、模塊化的硬件平臺為依托，然后通過軟件編程來實現(xiàn)無線電臺的各種功能，從而取代基于硬件、面向用途的電臺設計方法 。功能的軟件化實現(xiàn)勢必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其是減少模擬環(huán)節(jié)，并把數(shù)字化處理A/D、D/A　盡量靠近天線 。軟件無線電強調體系結構的開放性和全面可編程性 。它通過軟件的更新來改變硬件的配置結構，從而實現(xiàn)新的功能 。軟件無線電一般采用標準的、高性能的開放式總線結構，此結構利于硬件模塊地不斷升級和擴展 。
本文介紹一種利用TMS320C31浮點型DSP芯片為核心來設計并實現(xiàn)甚低頻低碼率數(shù)字化語音通信系統(tǒng)的方法 。這種通信系統(tǒng)是以DSP硬件為平臺，并用硬件來實現(xiàn)系統(tǒng)的外圍功能，而用軟件來實現(xiàn)核心部分的數(shù)字化處理，從而完成整個系統(tǒng)的正常通信工作 。
2　DSP硬件平臺數(shù)字化傳輸，其系統(tǒng)功能圖如圖1所示 。具體工作過程如下：
整個通信系統(tǒng)分為兩大部分，其工作狀態(tài)轉換由外附的MCU控制 。在發(fā)送時，語音通過克麥風之后進入語音壓縮板進行采樣量化及數(shù)字化壓縮，壓縮后的比特流從串口送入DSP內進行調制，調制信號依次通過信道DAC、平滑濾波和功放，然后發(fā)送出去；在接收時，前置放大部分送來的信號再經(jīng)過一次放大之后送往信道AD轉換器，轉換的數(shù)據(jù)FIFO通過中斷方式送給DSP進行解調，在DSP內解調之后的數(shù)據(jù)仍然通過串口送往語音壓縮板解壓后經(jīng)揚聲器輸出 。
根據(jù)系統(tǒng)要求，本設計選定的DSP是TI公司的TMS320C31 。信道AD轉換器件選用ANALOG DE-VICE公司的AD7870，它是一個12bit的ADC，具有2μs的片上信號放大時間和8μs的轉換時間，最高轉換速率為100kHz，可以提供三種輸出接口方式12bit并行方式、字節(jié)方式和串行方式。信道DAC選用的是TI公司的TLV5619，這是一種12bit單通道電壓型DA轉換器 。系統(tǒng)中的ADC和DAC轉換器都以并行12bit方式直接和FIFO相連 。FIFOFirst In First Out　采用的是雙端口RAM構架，其讀指針和寫指針是完全分開的，可實現(xiàn)讀寫操作的完全獨立，因此，這里選用CYPRESS公司的CY7C425 。
3　軟件實現(xiàn)
本通信系統(tǒng)中的軟件采用C語言和混合編程，其中主程序和一部分子程序用C語言編寫，而一些運算量比較大的算法子程序則用匯編語言編寫，這樣，既輕易進行調試，又可以提高軟件的執(zhí)行效率，可達到最佳利用DSP芯片的軟硬件資源之目的 。
整個軟件的主程序由發(fā)送部分程序段和接收部分段兩部分組成，主程序流程圖見圖2所示，每個程序段又分別是一個獨立的程序體，可以獨立的實現(xiàn)通信系統(tǒng)的發(fā)送和接收功能 。
由于要求系統(tǒng)能夠實時完成通信任務，故相應的程序須和硬件相互配合，它們各操作之間的同步協(xié)調要求很高 。而本系統(tǒng)可充分利用DSP芯片所提供的中斷和定時器資源來很好地實現(xiàn)系統(tǒng)功能 。
串行口發(fā)送/接收中斷子程序用于完成DSP對串口的發(fā)送和接收任務，發(fā)送定時器中斷子程序流程圖如圖3所示，圖4所示是串口接收中斷子程序的流程圖 。
在系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，由于采用了混合編程，并對運算量比較大的算法用匯編程序來實現(xiàn)，因此，在對128點FFT算法采用匯編語言編程后，可經(jīng)CCS仿真進行測試 。匯編程序的執(zhí)行時間為111113個時鐘周期2.78ms　，可在一幀時間內30ms　完成5次FFT和IFFT的幀同步算法，而用C語言實現(xiàn)時的程序執(zhí)行時間為1812409個時鐘周期45.3ms。可見，用匯編程序的執(zhí)行效率有明顯的提高 。

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