基于DSP技术的多路语音实时采集与压缩处理系统
关键词：数据采集；DSP；数据处理；实时；语音压缩
在语音的数字通信和数字存储等应用领域，需要对多路语音信号进行实时采集和压缩处理［1］。如某语音记录设备，需要对8路语音信号进行实时采集和压缩处理，而且要求对采集到的语音数据的压缩率尽量高。一般地，当要求语音数据压缩后的码流在10 Kbps左右时，需要采用语音的模型编码技术。而模型编码算法的运算量很大。因此，如一方面要求对多达8路的语音信号进行实时采集，另一方面又要求对各路的语音信号进行较高压缩率的实时压缩处理，对数据采集和处理系统提出了更高的要求。
由于VLSI技术的迅速发展，DSP（Digitalsig－nal processor数字信号处理器）的性能价格比得到了很大的提高［2］，使得利用DSP的高速数据管理能力和处理能力来实现高速数据采集和处理成为实时数据采集和处理的一个新的发展方向。基于此，本文介绍的多路语音实时采集与压缩处理系统采用了高速DSP技术。
1 系统结构与工作原理
1．1 系统主要性能指标
采集语音信号通道数：8
语音信号带宽：300～3 400 Hz
采样速率：8 000 Hz
语音回放通道数：1
每路语音信号压缩后码流：13 Kbps
扩展ISA总线接口
系统在结构上包括三个主要部分，即8通道A／D和1通道D／A部分，DSP最小系统及DSP的DMA与ISA总线的接口。如图1所示。
由图2可以看出，软件设计主要包括4大部分：
命令解释与控制模块
13 Kb／sRPE－LTP－LP编解码模块
多通道语音编解码控制模块
接口功能模块
3．2．1 命令解释与控制模块
命令解释与控制模块主要是用于解释由PC机通过IDMA口发来的各种命令，如发送或接收编解码数据、设置PC机与DSP的数据传输数据量的大小、查询编解码状态以及启动，停止编解码操作等。该模块不直接与PC机打交道，而是通过接口功能模块，间接实现与主CPU的数据信息交换。
3．2．2 13 Kb／sRPE－LTP－LP编解码模块
该模块是一个单通道13 Kb／sRPE－LTP－LP语音编解码模块。它是本系统的语音压缩处理的核心部分，为使该模块具有通用性，为该模块单独形成一个ADSP－2100系列语言库，可与任何其它ADSP－2100系列模块相连。
3．2．3 多通道语音编解码控制模块
该模块基于单通道13 Kb／sRPE－LTP－LP语音编解码模块，实现多通道语音编码和单通道语音解码。对于多通道语音编码，一方面，当某通道采集到一帧160点的语音数据时，调用语音编码模块对该帧进行编码，并将编码后的语音数据按约定的格式存放到各通道的编码数据缓冲区中；另一方面，由于语音的模型编码是前后帧相关联的，所以该模块还必须将当前通道的当前帧编码后的必须保存的数据和状态进行保存，以及在调用语音编码模块对当前帧进行编码前，恢复上一帧编码后的数据和状态。对于单通道语音解码，则只需在接收到由PC机传送来的压缩数据后，调用解码模块，然后将解码后的160点语音数据送到D／A的串口1发送缓冲区。
3．2．4 接口功能模块
该模块实现DSP与PC机的数据的实际交换工作，同时也实现DSP的数据采集与控制。由于它是软件设计中唯一与硬件相关的模块，故该模块在设计上尽量与其它模块独立。这样，当硬件有所改变时，可不必改变其他模块。
4 结 论
本系统由于采用了DSP技术，使得多路语音的采集和压缩处理得以实时实现。同时还使系统具有较高的可编程性能。基于该系统的某语音记录仪已经通过省、部级的鉴定。本系统的成功设计说明数据采集与处理系统采用基于DSP技术，将大大提高系统的高速数据的实时采集和实时处理的能力。而且，当今的DSP的处理速度和数据管理能力还在迅速地提高，其价格也降到能应用于一般的应用场合。如ADSP－21061，40 MIPS的运算速度，10个DMA控制器，40位浮点运算精度，数据管理能力可达240Mbytes／s，其售价也只有30～40美元。因此，开发和研究基于DSP技术的数据采集与处理系统具有重要的实际意义。
参考文献
1 戴礼荣，王仁华，宋 彦．高速DSP技术及其在通信中的应用．合肥工业大学学报，1997，20（1）：90～962 王仁华，戴礼荣．当代DSP及其在现代通信应用中面临的挑战．中兴新通信，1998，4（1）：8～123 陈永彬，王仁华．语音信号处理．合肥：中国科学技术 大学出版社，1990．103～106
第一作者简介 戴礼荣，男，副教授，1962年8月生。
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