摘要　把PC機接口技術與 DSP芯片技術相結合，設計了一 塊實時語音采集與處理板。由于采用了具有30 ns指令周期的ADSP2181芯片及專用的A/D，D/ A芯片，本板能夠對多種語音算法如G728，G729，G723，MPEG音頻等算法實現(xiàn)實時編解碼處理。由于這塊板對外具有靈活方便的數(shù)字接口，它也可用于其他高速數(shù)字信號采集與處理應 用的場合。
關鍵詞：轉換器；數(shù)據(jù)采集；語音信號處理；PC總線；DSP芯 片
中圖分類號：TN911.7；TP274

Principle and Implementation of Real-Time Voice Acquisition a nd Processing Gard　Based on ADSP2181

Chen Faxin
(Shanghai Branch, Research Institute ofSouthwest Telecommun ication Techniques　Shanghai,200434)
Chen Yajun
(Department of Electrical Enginee ring,Shanghai Jiaotong University　Shanghai,200030)

Abstract　Principle and implementation for real-time voice acq uistion and processing card based on ADSP2181 are discussed. Because of using AD SP2181 with 30 ns instruction period and special A/D,D/A chip, the card can code and decode voice algorithms real-time, for example, G728,G729,G723, etc. Becau se of its flexibility data interface can also be used in other data signal acqui sition and processing field.
Key words: converter; data acquisition; voice signal proces sing; PC bus; DSP chip

引　言
　　模擬語音信號變成數(shù)字語音信號，必須經過A/ D轉換，反之，則要進行D/A轉換；有些語音算法，如MPEG音頻算法要求高保真立體聲，多速 率可調，因此選用恰當?shù)腁/D，D/A轉換器是進行語音處理首先要考慮的問題。
　　由于語音算法的復雜性，如G723，要求選用高速度和高性能的DSP芯片。由于ADSP2181具有3 0 ns的指令周期，內部具有16 K×16數(shù)據(jù)RAM和16K×24的程序RAM，可滿足一般語音處理對速度和存儲的要求。ADSP2181還有一個內部DMA接口，能方便地與PC機交換數(shù)據(jù)。ADSP2181 還具有可全雙工工作的兩個獨立的串行口，它在進行實時語音編解碼處理時也能全雙工工作 。
　　為了能對多種語音算法的實時編譯碼處理提供硬件環(huán)境，本文設計了一塊基于ADSP2181實時 語音采集與處理板。同時，由于這塊板對外具有靈活方便的數(shù)字接口，它也可用于其他高速 數(shù)字信號采集與處理應用的場合。

1　原理框圖及說明
　　圖1為原理框圖。其中A/D，D/A可合二為一，選用一片芯片，本文選用一片AD1848實現(xiàn)A/D， D/A轉換。AD1848采用8位并行接口與ADSP2181相接，內部采樣精度可為16比特，分兩次輸出。AD1848適用于多通道輸入、高保真立體聲、多速率可調的場合。若想與ADSP2181采用串行 接口，則可選用AD1847。

圖1　原理框圖

　　ADSP2181與PC相交換數(shù)據(jù)采用內部DMA接口(IDMA)。ADSP2181的IDMA口為16位并行口，當連續(xù)訪問數(shù)據(jù)或程序RAM時，它內部的地址計數(shù)器會自動增減，不必外部干涉。因此，PC機訪問ADSP2181的16位數(shù)據(jù)RAM時，每個地址讀寫一次，而訪問24位程序RAM時，每個地址分兩次讀寫。PC機通過IDMA口訪問ADSP2181的內部RAM時，就象訪問一般的I/O口一樣。此時PC機處于主動方，ADSP2181處于被動方。有時候，需要ADSP2181通知PC機干什么，此時，有兩種方式，一是中斷方式，即ADSP2181向PC機發(fā)中斷申請；二是查詢方式，即把ADSP2181的幾個內部RAM單元用作二者的通信，PC機通過查詢這幾個單元，從而知道需要做什么。從硬件實現(xiàn)來看，采用查詢方式比中斷方式簡單。本文設計的處理板可用于兩種方式。
　　ADSP2181內部具有16K×16數(shù)據(jù)RAM，可滿足一般語音處理的要求， 在一些需要大數(shù)據(jù)量的應用場合，可進行外部數(shù)據(jù)RAM擴展。本文選用兩片32K×8的CY7C199 做為外部擴展RAM，訪問外部RAM時，分頁訪問，每頁16K×16。
　　本板在聯(lián)機使用時，PC機通過ADSP2181的IDMA口把程序代碼送入ADSP2181內部的程序RAM； 當脫機使用時，程序通過外部EPROM引導進ADSP2181內部程序RAM。
　　外圍電路主要包括：ADSP2181并行I/O口的擴展，中斷控制邏輯，以及ADSP2181訪問外部AD1 848、外部RAM的讀寫控制邏輯。

2　結束語
　　本板已成功用于MPEG音頻算法的實時解碼，對G723也進行了實驗室軟件模擬。實驗結果表明 本板具有如下技術性能：
　　(1)帶有高保真語音的A/D，D/A，采樣速率從5.5～48 kHz分檔可 變，采樣精度可達16比特。可編程增益/衰減控制的多通道立體聲輸入、輸出。
　　(2)語音處理的主CPU為ADSP2181，指令周期為30 ns，片內有16K×24的程序RAM和16K×16的 數(shù)據(jù)RAM，片外又擴展32K×16的數(shù)據(jù)RAM。
　　(3)靈活的對外接口方式；兩個可編程為輸入/ 輸出的串口；一個獨立的8位輸入并口，一個獨立的8位輸出并口。
　　(4)能對多種語音算法 如G728，G729，G723，MPEG音頻等算法進行實時編譯碼處理，并可全雙工工作。
　　(5)采用數(shù)字輸入/出接口，本板可作為一塊通用高速的數(shù)字信號處理板使用。
　　(6)通過串口可對外部數(shù)據(jù)信號進行采集，頻率可達16M，對2M串行比特流可進行無限實時采 集與存盤。
　　(7)既可插入PC機擴展槽中聯(lián)機使用，又可作為用戶的目標板脫機使用。

作者簡介:陳發(fā)新　男，工程師，1965年1月生。發(fā)表過“視頻信號 的采集與處理板的硬件設計與實現(xiàn)”(《數(shù)據(jù)采集與處理》，1997年第2期)等論文。
作者單位:陳發(fā)新　西南電信技術研究所上海分所　上海，200434
　　　　陳亞駿　上海交通大學電子工程系　上海，200030

參考文獻
1　陳發(fā)新.通用數(shù)字信號處理開發(fā)與應用板的設計.電信技術研究，19 97，5：8～10
2　陳東旭，廖先蕓編著.IBM微機實用接口技術.北京：科學技術文獻出版社，1993.50～13 0