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高速G.729ab声码器设计及其在媒体网关中的应用

作者: 时间:2010-10-08 来源:网络 收藏

TMS320C6203支持16个EDMA通道,其12~15通道可用于响应串口收、发中断。以串口接收数据为例:本设计中设计了乒、乓两个串口数据接收缓存区。
串口寄存器中的数据通过EDMA模式缓存到乒缓存区,当乒缓存区满时,EDMA参数重载,控制切换,将数据缓存至乓缓存区,同时给出EDMA中断,通知CPU读取一帧数据。通过McBSP接口发送数据的过程完全类似。
声码器通过DSP的HPI接口与上层处理器连接,实现数据网分组语音压缩信号的收发。在HPI接口中,设计了以太网数据发送/接收缓存区,并为每个缓存区设计了RP(Read Pointer,读指针)和WP(Write Pointer,写指针),用于控制上层处理器和DSP之间的编码数据交互。同时上层处理器通过HPI接口向声码器发送指令,控制通道的打开或关闭。

3 在媒体网关中的应用设计
声码器内部的主控程序采用定时中断方式访问HPI接口,根据上层处理器的指令打开或关闭通道。同时主程序使用轮询方式处理从E1接口来的PCM话音信号;根据相应的通道工作状态设置编解码算法参数,将话音信号压缩编码;编码后的语音数据,通过HPI接口输出到上层处理器,进入数字网络。使用完全类似的轮询处理方式,逆向处理从来自数字网络的编码数据。
由于数字网络属于分组通信,必须有合适的多媒体实时流网络传输协议以保证语音的连贯性。在声码器的HPI接口控制程序中,设计了一个提供给上层处理器的RTP(Real-time Transport Protocol,实时传输协议)接口,用于完成编码和解码数据包的输出和输入及相应的RTP成帧、解帧功能,具体功能设计如下:
RTP打包和发送:RTP包由具有固定格式的包头和数据部分组成。将编码后的语音数据,按照RTP打包参数的要求组织RTP头和RTP净荷。 RTP包头中的关键字段为SN(Sequence Number,序列号)和TS(Time Stamp,时间戳)。SN用于对RTP包进行排序。每发送一个RTP数据包,SN加1。TS用于标识RTP数据包中第一个字节采样时的时刻,以语音样本为单位递增;对于语音包和静音压缩包,TS增值一致。另外,RTP包头中的PT(Payload Type,负载类型)字段用于指示RTP净荷的数据编码格式。在RFC3550中规定了标准载荷类型:G.729编码对应的PT为18。
由于RTP包头中没有长度字段,故对RTP包进行了外部扩展:将打好的RTP包作为净荷,附加上RTP包数据长度、通道号,组成“以太网数据包”。针对C6203的32位寻址的HPI总线接口,设计以太网数据包格式如图2所示。

本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/166506.htm


RTP包发送:即写“以太网数据包”至“以太网数据发送缓存区”。首先根据该缓存区的读写指针判断剩余空间;如写空间不够,则放弃此次写操作,该数据包同时被丢弃。如写空间足够,则将数据包写入发送缓存区,并更新写指针。上层处理器根据该缓存区的读写指针判断该缓存区内是否有新数据,并进行读操作,以及更新读指针。
RTP包接收、排序和缓存:分组通信需要考虑语音的防抖动处理。本文通过设置静态抖动缓冲区实现去抖动。首先根据“以太网数据接收缓存区”的读写指针判断是否有新的数据包到来,如果有,则将该数据包根据RTP的SN和TS排列在相应通道的RTP缓存队列中。重复上述过程直至将“以太网数据接收缓存区”中所有的数据包读完,然后更新该缓存区的DSP读指针。对于每个通道的RTP缓存队列,当缓存语音数据到达预先定义的阈值K时,给出标志允许该通道开始进行语音数据解码。如果数据分组有抖动延迟,则解码语音可继续保持K时间单位不被打断。

4 结语
在纯汇编并行优化的基础上设计了高效的G.729ab声码器;利用TMS320C6203的在片外设McBSP实现了连接PSTN的标准E1接口;设计了用于分组数据收发的RTP协议接口,利用TMS320C6203的HPI接口方式与上层处理器连接,使声码器可灵活应用于媒体网关。


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关键词: 编解码器 音频

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