基于tms320c549dsp实现cvsd语音编解码new

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1、http://www.paper.edu.cn基于TMS320C549DSP实现CVSD语音编解码杨剑锋，张长明电子科技大学，四川成都（610054）摘要：简要介绍了连续可变斜率增量调制CVSD的基本原理，利用TMS320C549DSP核心器件及数模、模数等辅助器件实现了实时CVSD语音编解码系统。经实验证明，具有良好的语音性能。关键词：连续可变斜率增量调制，数字信号处理，语音编解码，TMSC320C54X1.引言在无线通信领域中,语音通信一直占据着非常重要的地位，对语音信号的处理也相应的成为无线通信领域中，信号处理研

2、究的重点问题之一。如何提高语音信号的抗干扰能力，减少语音信号处理的复杂度，降低语音信号处理的功耗，节约语音模块的成本等问题是研究及计设语音系统的主要目标。对语音信号的编码调制是语音信号处理的关键步骤，是将模拟信号数字化的过程。目前，主要的语音编码调制技术有脉冲编码调制PCM及在其基础上发展起来的差分脉冲编码调制[2]DPCM和自适应差分脉冲编码调制ADPCM，线预测编码LPC，自适应增量调制ADM等。连续可变斜率增量调制CVSD是ADM方案的一种，它擅长处理丢失和被损坏的语音采样，具有较好的编码质量。即使误比特率高达4

3、%，CVSD的语音输出也能够听的懂。所以，CVSD以其较强的抗误码性能、较低的运算量、较低的比特速率、较简单的设计结构和低廉的成本被广泛的应用于军事通信及航天通信领域。2.CVSD语音编解码的基本原理CVSD是基于音节压缩扩展的自适应增量调制，是DM（DeltaModulation）的扩展，其量化阶Delta根据输入信号斜率的变化而自动调整。其工作原理是：用多个连续可变斜率的线段来逼近语音信号，当线段斜率为正时，对应的数字编码为1；当线段斜率为负时，对应的数字编码为0。CVSD是目前军用通信中最常见的一种语音数字化编译

4、码方案，通常采用16K采样率或32K采样率的模式。[3]在编码方式下，CVSD的编码原理如图1所示，其中H1(z)是音节平滑滤波器，H2C(z)是主积分器。在每个时钟周期内，通过采样模拟语音号得到数字语音信号f(n),再用f(n)与主积分器输出的预测信号g(n)相比较，得到差值信号e(n)。当e(n)为正时，量化器的输出c(n)为[4]1；当e(n)为负时，量化器的输出c(n)为0。反馈链路是调整量阶以及输出预测信号的过程。通常量阶的调整有“连三检测”及“连四检测”两种，即量化器连续的三个（连三检测）或四个（连四检测）

5、输出值c(n)都为1或者都为0,则调整量阶。c(n)输出为1，预测信号g(n)上升，c(n)输出为0,预测信号g(n)下降。通过改变量阶的大小来跟上信号变化的快慢，从而减少颗粒噪声和斜率过载失真。-1-http://www.paper.edu.cn图1CVSD编码原理图在译码方式下，CVSD的译码过程是编码过程的逆过程。由图1可以看出,CVSD具有较简单的结构,并且由于对每个采样点的编码为1比特，所以编码比特速率是和采样速率一样的，可以在较低比特速率的情况下得到较好的编码性能。3.电路设计电路设计的主要任务是以32K采

6、样速率，实现两路CVSD语音信号的实时编解码电路，并通过送受话器发出话音及收听话音。电路的基本结构图如图2所示。图2两路实时CVSD电路结构图编解码核心器件TMS320C549DSP是TI公司生产的一种16位定点DSP，工作电压为3.3V，具有很快的运算速度，并且内部集成了维特比运算模块，适用于编解码运算，被广泛的应用于通信领域中。因语音采样频率相对较低，使用成本较低的10位串行A/DTLV1572及10位串行D/AAD5310进行模数及数模转换。模拟放大器使用性能较好的低噪声运算放大器NE5332。滤波器采用使用方便

7、、结构简单的10阶低通滤波器LTC1569，由于语音信号的频率响应范围为300～3400Hz，所以滤波器截止频率选择4kHz。在应用中，为了能使电路更加稳定的工作，在电路中加入了一片CPLD,XCR3128XL。把电路的时钟，及数据都先通过CPLD再传到各器件，以稳定工作时钟及得到较好的同步性能。主要的器件，DSP，CPLD及A/D的具体电路连接方式如图3所示。当然，D/A等器件的同DSP的连接也要通过CPLD以达到稳定时钟及取得良好同步性能的目的。-2-http://www.paper.edu.cn图3主要器件电路连

8、接图4.注意事项1）电路中各器件的滤波电路要分别做好，模拟电压及数字电压要分开，并分别给对应器件拱电。2）电路中各器件的工作电压不一致，所以需要使用电压转换芯片来满足不同的电压要求。另外电压从12V转到5V可以先将12V转到8V，再从8V转到5V，而不是直接从12V转到5V，这样能保证电压的稳定。3）DSP的复位电路及耳机的接入电