【硕士论文】基于G.729A的嵌入式IP电话终端的设计与实现.pdf

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1、河北工业大学硕士学位论文基于G.729A的嵌入式IP电话终端的设计与实现姓名：冯立营申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：赵晓群;王霞20040101基于G．729A的嵌入式IP电话终端的设计与实现摘要针对第三代IP电话的技术现状和发展趋势，本论文提出了一种新型的嵌入式IP电话终端解决方案，并完成了该终端的核心部分，语音编解码器的设计与实现。该语音编解码器的硬件基于TMs320vc5410，编解码算法遵循ITU—TG．729A协议，能够实现语音信号的采集，回放、编码／解码以及同嵌入式CPU

2、通信等功能，在8kbit／s的码率下能够提供获得良好的语音质量。现有的G．729A定点算法大都是针对通用计算机编写的，没有考虑算法的实时性问题。因此需要根据DSP的结构特点，对算法进行优化。在对ITu—T提供的G．729A标准C源代码进行测试时发现，一些单次调用消耗运算量不大的基本运算，往往被调用几千次，消耗了整个算法运算量的90％以上。采用了内联函数和宏语言相结合的方法对这些基本运算进行了优化，优化后G．729A编码器的计算复杂度由530MIPS降低到94MIPS。这一步是整个算法优化的关键。接着，采用

3、DSPLIB库函数对算法中的数字信号处理函数进行了优化，根据DSP的结构特点，改写了部分循环和判断转移语句，最终整个算法的计算复杂度降低到30MIPS，完全满足实时要求。整个优化过程始终着眼于底层函数的优化，没有把主要精力放在固定码本搜索、自适应搜索等单次调用耗时较大的算法上。实践表明，本文提出的自底向上的优化方法，效果良好，优化迅速，对其他算法的优化也有借鉴意义。提出了“DSP+嵌入式CPU”的IP语音终端解决方案，并给出了IP电话编解码器的系统构架和芯片选型。在电路模块分析中，重点介绍了电源环境的构建

4、、语音信号采集／回放(A／D、D／A)模块的设计、DSP与嵌入式CPU通信接口设计以及DSP核心部分设计，并给出了在原理图设计、制板与调试过程中总结的经验。最后，详细介绍了IP电话编解码器软件的设计，主要有系统自举启动设计、DSP芯片初始化、TLC320AD50C驱动程序设计以及系统软件流程设计等。关键词：IP电话终端，语音编解码器，DSP，嵌入式CPU，1TU—TG．729A薹王旦：：：：垒箜堂全茎!皇堡垒塑塑兰生皇窒翌——DESIGNANDREALIZATIONOFANEMBEDDEDPHoNETER

5、MINALABSTRACTBasedontheanalysisofcurrentsituationandthedevelopmenttrendofIPphone，thispaperhasputforwardthesolutionofakindofnew-typeembeddedIPphoneterminalandhasfinisheddesigningtheIPphonecodecwhichisthekeypartofIPphoneterminal．ThehardwareoftheIPphonecodec

6、tobedesignedisbasedonthefixedpointdigitalsignalprocessor(TI’STMS320VC5410)whilethecompressionanddecompressioncoreinthesol--areofDSPisbasedontheITU-TvG．729A．IPphonecodeccarryoutthetaskofcollecting／playing-back．coding／decodingofspeechsignalandcommunicationw

7、ithembeddedCPU，etc，Theexistingfixed-pointimplementationofG．729AisgeneraIlywrittenonall-purposecomputer,andisnoconsideredreal-timequalityproblems．Sothealgorithmisneededtobeoptimized，whentestingtheG．729AANSICsourcecodesofferedbyITU-T，wefoundthatsomebasicope

8、rationsarecalledseveralthousandtimesandconsistofmorethan90％oftheoperationquantityofthewholealgorithm．Afteroptimizingthesebasicoperationswiththemethodofcombiningintrinsicwithmacrolanguage，thecomplexityofcaleulationof