MPEG算法在列车运行监控系统中的应用

1 硬件系统组成

该监控记录设备总体结构如图1所示，整个系统由A／D转换芯片、数字信号处理器DSP、CPLD控制器、Flash大容量存储器及LCD显示屏等组成。

在本系统中A／D转换芯片用来完成信号的转换，数据格式在16、18、20bit之间可选；数字信号处理器(DSP)为系统的核心数字处理器，功能强大，完成数字信号的压缩编码；CPLD用于数据传送的控制以及对A／D转换器、Flash存储器和LCD显示屏等器件的初始化检测设置；Flash大容量存储器用来进行数据的存储；LCD显示屏用来显示当前系统所处的状态，如运行等待、数据处理等。系统上电后，若有音频／语音信号输入A／D转换器，通过中断、查询判断输入的信号类别，之后进行音频／语音信号的模拟／数字格式转换，得到的一串数字信号送入DSP进行数据压缩编码后，经由CPLD存储到Flash大容量存储器中。整个系统以流水线的方式工作，数据的采集、压缩编码、存储同时进行。

1．1 音频／语音处理器UDA1341TS

UDA1341TS是由Philips公司生产的一款单片立体声A／D、D／A转换器，低功耗，工作电压3．0V，信噪比为97dB，具有双通道输入功能，采样频率在16kHz、32kHz和44．1kHz之间可选。

UDAl341TS与DSP构成音频／语音信号采集系统，主要涉及到位采样时钟(BCK)、字同步时钟(WS)、采样数据输出(DATA0)、系统时钟输入(SYSCLK)这几个对时序有要求的引脚。系统中，DATA0作为输出引脚，与DSP的BDR0引脚相连；BCK、WS、SYSCLK作为输入引脚，其时序由DSP供给。UDA1341TS的系统时钟只能是256Fs、384Fs、512Fs，通过对状态寄存器的SC0位和SC1位编程可实现系统时钟的选择设置。这里Fs是音频／语音信号的采样频率。在数据采样时，WS用来指明UDA1341TS的DATAO输出的有效数据。当系统对VINL(左声道)端口进行采样时，WS的上升沿表明一帧数据的起始，下降沿表明一帧数据的结束；当系统对VINR(右声道)端口进行采样时，WS的下降沿表明一帧数据的起始，上升沿表明一帧数据的结束。

UDA1341TS提供了一个L3端口，利用CPLD控制器对L3的L3DATA、L3MODE、L3CLOCK三个引脚进行编程，可以设置其内部的寄存器。当L3MODE引脚为低电平时，通过L3DATA引脚输入寄存器地址信息；当L3MODE引脚为高电平时，通过L3DATA引脚输入有关寄存器设置的数据信息(如设置芯片系统时钟频率、数据输入格式、芯片工作模式等)。UDA1341TS与DSP的McBSP(多通道缓冲同步串口)相连，各种同步信号由DSP产生，这样就保证了新数据的正常接收以及已接收数据的正常处理。UDA1341TS与DSP的硬件连接图如图2所示。

1．2 音频／语音编码器TMS320VC5402

数字音频／语音信号的压缩需要大量的数字信号处理，一般单片机是无法完成的，所以本系统中选用TI公司的DSP芯片TMS320VC5402(以下简称‘C5402)对音频／语音信号进行压缩处理。‘C5402是TI公司于1999年10月推出的54X系列定点DSP，操作速率达100MIPS，具有增强的多总线结构，三条独立的16位数据存储器总线和一条程序存储器总线；40位的算术逻辑单元，包括两个独立的40位累加器、17位