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DSP开发与应用 基才T M S32 0VC55 1 0 件平台的设计与实现 摘要 ：本 文详 细介 绍 了基 于 TM$320VC551OA 和 MSP43O F l49 的通 用型嵌 入 式语 音平 台的硬 件设 计 与 实现 ．本 平 台不 仅 具 有对 语音 信 号进 行 实时 的复 杂 编解 码 处理 能 力 ．还 具 有 低 功耗 和硬 件加 密 等特 点 。该硬 件 平 台已经 作 为 实用模 块 广 泛的 应用到 了语 音编码 和语 音合 成领 域 关键词 ： 声码器； 低功耗； 硬件加密 中图分类号： T P39 文献标识码： B 文章编号： 1o08— 0570(2o05)12— 2一 o057— 03 A bstr act ： In thi s paper ， a detml ed descr i pti on about the hard- ware design of general speech process plat f orm is present ． D uel to i ts low power consumpti on，secur i ty design and powerful digi - ta l pr o cessing ability ，the plat f or m has been wildly use d in vari- ety application such as speech coding a n d speech synthesizing． K ey word ：Speech P rocessing；H ardw are Security ；L ow - pow - er ： 高质量 、 低速率 的语音编码算法在现代通讯系统 中地位越来越重要 ， 被广泛应用于诸如 IP 电话、 语音 信箱、 军事无线通讯等领域。特别是在一些特殊的应 用领域 ， 信道带宽很窄而且误码率较高， 要在这种信 道上实现语音通讯 ， 低速和甚低速语音压缩编码技术 是关键。以前由于硬件条件的限制 ， 此类的低速率复 杂编解码算法往往只能停留在原理和计算机实现阶 段。近些年来 ， 由于 VLSI 技术的蓬勃发展 ， 尤其是高 性能数字信号处理芯片的 DSP 的普及， 这些编码算法 开始大规模的运用到了现实领域。本次设计就是为这 套军用语音编码算法标准设计一个通用编解码平台。 该平台已经做为嵌入式低功耗语音模块 ， 应用到语音 编码和语音合成等领域 ， 并 已小规模量产 。 1 语 音硬件 平 台的总体 介 绍和 系统 框 架 本语音信号处理平台需要考虑以下几个方面的 设计要求。在运算量方面， 本平台上运行的几种语音 编码算法都具有比较高的运算复杂度。 经过 CCS 的仿 真测试结果表明，至少要求 DSP 芯片有 50MIPS 的处 理能力。在接口设计方面， 搭载本声码器模块的通讯 平台定义 了如表 1 所示 的接 口管脚 ，其 中 VIN 和 詹杰： 硕 士研 究生 基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目【 60272020) 的低功耗加 密型语音硬 (清 华大 学 )詹杰唐昆 崔 慧娟 Zhan， Jie Tang， Kun C ui， Huijuan V OUT 分别连接到通讯平台的话 筒和听筒上的输入和 输 出话音 。 PTT 连接到话筒 的按钮上 ，按下 PTT 表示 请求通话 。TXD 和 RX D 分别是发送和接 收的数字语 音码流信号 ， RTS 和 CD 分别是发送和接收码流指示 。 为低电平 的时候表示码流有效。TXC 为系统的同步时 钟 。在功耗方面 ， 由于是手持式设备 ， 要求采用低功耗 设计， 以延长电池的使用 时间。另外 。 设计系统的安全 性也是一个需要考虑的因素。 表 1 硬件平台接口信号定义 方向 (M O DEM- - 声码器 ) 管脚 功能描述 VIN VO UT PTT V Rst RXD TXD CD RTS TXC 输入话音信号 输出话音信号 说话请求信号 复位信号 发送 数据 线 接收数据线 接收码流有效标志 发送 码流有效标志 同步时钟信号 ÷ 基于以上几项设计要求 ． 以及 以前设计 的原型系 统原理 ，我们提 出了一个基于 TMS320VC5510A2 和 MSP430F 149 的设计 方案。 55 10A2 是德州仪器公 司 的 55 系列 DSP 的最高端 的产品．这个系列的 DSP 是 特别针对手持式终端设备应用场合设计 的。 同等条件 下其 内核 的功耗仅为 54 系列 DSP 的三分之一 。而且 具有更高的代码执行效率 。其指令也与 54 系列的相 互兼容 ， 可以很方便的进行代码的移植 。55 10A2 的最 高数字信号的处理能力为 200MIPS，能够很好的满足 本平台对运算的要求。MSP430F 149 是德州仪器生产 的一款极低功耗 的 16 位 RISC 结构的单 片机 ， 我们用 他来做为主控芯片辅 助 DSP 完成程序加载和系统加 密的功能。图 1给出了该硬件平台的总体框图。 如 图所示 ， 当 PTT 被 按下则表示 请求通话 ， 话筒 输入 的模拟话音 VIN 通过一个放大 电路放 大之后输 入 语音 CODEC 芯 片 TLv 320A IC11， TLv 320AIC11 内 的模数转换器将其转换成 16bit 的线性 PCM格式并通 过 DSP 的 McBSPO 口传送到 DSP 内部接收语 音缓 冲 @?嘲 嚣 ： a 元 u t o ， c 年 o n t r o 1 ． c n — 维普资讯 http://www.cqvip.com