基于DSP的宽带语音处理系统设计及软件实现

摘要

目前大多数的语音处理系统都是基于窄带语音的，这种语音通常被限制在约200Hz～3.4KHz，采样率为8KHz。随着当今世界的飞速发展，宽带语音越来越受到人们的青睐，因为它的50Hz～7KHz的带宽使得语音通讯质量接近于面对面交流的感觉，大大提高了语音的自然度、表现力和舒适度。因此，开发研制基于宽带语音的编解码系统具有十分重要的意义。在过去的短短二十年里，DSP处理器的性能得到很大的改善，软件和开发工具也得到相应的发展，价格却大幅度地下降，从而得到越来越广泛的应用。DSP技术的高速发展为宽带语音信号处理提供了强有力的工具，使得较为复杂的宽带语音编解码算法的实时实现成为可能。
　　当前国际标准组织定义的宽带语音编码标准有G.722，G.722.1，G.722.2。G.722的算法延迟很小，传输误码率低，但其编码比特率高，为64、56或48kbit/s；G.722.1的音质与G.722相当，但码率降低了一半，而且算法的复杂度增加不大，一般的DSP都可以实现；G.722.2的压缩码率小，但算法的复杂度很高，需要用高档DSP才可处理。根据本课题的实际需求，选择了G.722.1宽带语音编码标准，并选用美国德州仪器TI开发的DSP芯片TMS320VC5416实时实现G.722.1压缩算法。TMS320VC5416压缩后的语音数据，经PC104总线上传到嵌入式PC机上，利用已有的解码软件进行话音回放。
　　本文首先介绍了宽带语音压缩的基础理论知识以及宽带语音压缩标准G.722.1的算法原理。接着讲述了基于DSP的宽带语音处理系统的总体设计，包括系统架构设计、算法与芯片选型等。然后是宽带语音处理系统的硬件组成与接口设计。最后是宽带语音处理系统的软件实现，包括DSP的数据接收与发送的实现，DSP主程序与采集卡驱动程序的设计、编程与调试，DSP中断处理的实现等。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 宽带语音压缩编码与DSP技术

1.3 本文的主要工作及论文编排

第二章 宽带语音编码概述

2.1语音信号压缩的理论依据

2.2 宽带语音编码标准

第三章 宽带语音处理系统的总体设计

3.1 系统总体架构

3.2 宽带语音压缩算法的选择

3.3 DSP芯片选型及其结构特点

第四章 宽带语音处理系统的硬件组成

4.1 系统的硬件结构

4.2 系统时钟及分频

4.3 DSP芯片与PCM编码器的接口设计

4.4 DSP芯片与JTAG接口的连接

4.5 FPGA与PC104总线的接口设计

第五章 宽带语音处理系统的软件设计与实现

5.1 DSP的数据接收与发送

5.2 DSP的中断处理

5.3 DSP的主程序

5.4 采集卡驱动程序

5.5 系统调试及结果分析

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

附录1 DSP的CMD文件

作者攻硕期间取得的成果