基于TMS320C54x的语音编解码实时系统的设计与实现.pdf

基于 TMS320C54x 的语音编解码实时
系统的设计与实现

(理学院,物理系,应用物理学专业刘富强)
(学号:2000145043)

内容提要:DSP 技术已逐步成为现代通信系统的核心技术之一。对 DSP 的高效利用也
越来越重要。本文首先阐述了 算法的原理,然后根据 C54x DSP 软件开发过程、优
化方法以及汇编语言编程,在 USB5410 EVM 板上实现了 算法,实验结果令人满意。
关键词:DSP TMS320C54x 算法调试算法优化
教师点评:深入理解 DSP 开发原理和技术,较全面掌握语音编解码器原理的基础理论,
论文的作者能在较短时间内探索出对算法的优化方法,并实现了实时处理。同时,对优化后
的语音质量进行了验证,其实验结果令人满意。由于有可靠的资料根据,作者的这些方法与
操作具有一定的实用价值。但该论文的程序调试优化过程中克服了许多问题,优化出来的程
序虽然尚不足之处,但是已较好地完成了汇编程序优化和任务书的任务。全文围绕一个核心
展开,层次井然,结构严密,文字流畅,论点明确,有一定说服力,但个别地方也有不够确
切的地方。(点评教师:奚定平,教授)

1. 概述
DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)芯片,已经在通信、信息、军事、自
动控制、航天航空、医疗、家用电器等方面得到了广泛的应用。数字化是当今通信系统的主
流发展方向,DSP 的重要特点在于其信号处理速度远远高于一般的微处理器,适于实时处
理,因此,DSP 在通信系统的实现中发挥着越来越重要的作用,DSP 技术已逐步成为现代
通信系统的核心技术之一。对 DSP 的高效利用也越来越重要。
国际电信联盟(ITU)于 1996 年推出的 协议是将 64kbps 的 PCM(Pulse Code
Modulation,脉冲编码调制)信号压缩到 8kbps 的语音编码协议,其简化方案 进一步
降低了计算的复杂度。两者均基于 CLEP(Code-excited Linear-prediction, 码本激励线性预测)
编码方案。 采用了线性预测技术,并通过了预视来提高合成语音的精度。预测器系
数根据当前帧和下一帧进行更新,语音帧长为 10ms,由两个子帧组成,预视 5ms。为了降
低比特率,预测器系数激励信号以及增益均采用了矢量量化,并利用了多级量化和分割量化
技术。由于该语音编解码器具有较高的语音质量和较低的延时,被广泛地应用于数据通信的
各个领域,如 IP 电话、网上多媒体通信系统等。
TI(Texas Instruments,美国德州仪器公司)的 C54x 系列芯片采用先进的改进型哈佛结构,
片内有 8 条总线、CPU、在片存储器和在片外围电路等硬件,加上高度专业化的指令系统,
具有功耗小、高度并行等优点,已被设计成各种 DSP 系统广泛应用于通信等众多领域。本
文在 USB5410 EVM 板上对 算法进行了调试和优化,达到了语音实时处理的要求,
实验结果令人满意。
2. 算法优化的关键技术
为充分利用 DSP 软件开发环境简化算法和优化算法,应注意以下关键技术:
与 ANSI C 定义的数据类型是不相同的(其比较表见下),在 DSP 上调
试算法时的首要任务是进行数据格式的转化。
类型 C TMS320C54X 类型 C TMS320C54X
1
Signed Char 8 bits 16 bits Unsigned Int 16 bits 16 bits
Char/ Unsigned Char 8 bits 16 bits Long/Signed Long 32 bits 32 bits
Short/Signed Short 16 bits 16 bits Unsigned Long 32 bits 32 bits
Unsigned Short 16 bits 16 bits Float 32 bits 32 bits
Int/Signed Int 16 bits 16 bits Double 64 bits 32 bits
表 1 ANSI C 与 TMS320C54x 的数据类型比较表
DSP 内部资源优化算法,将基本运算的函数操作直接转化为宏汇编指令操
作。将在下一节详述。
、较耗时的函数,如卷积、相关、FIR 滤波等结合汇编编程,直接用汇编
编写。汇编编程时应充分利用 C54x 的一些