基于DSP的數(shù)字對(duì)講機(jī)基帶系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　系統(tǒng)的初始化是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)部分，它涉及系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計(jì)，如引腳的分配及連接、各芯片采用的工作模式等問(wèn)題。本系統(tǒng)初始化模塊劃分為3個(gè)部分：初始化微處理器、初始化語(yǔ)音處理器、初始化外部寄存器。

　　DSP初始化函數(shù)名為DSP_Init．c，主要是對(duì)DSP的時(shí)鐘（clock），外部存儲(chǔ)器接口（EMIF）和多通道串行緩沖串口（McBSP）進(jìn)行初始化設(shè)置。

　　AD7311L的初始化函數(shù)主要是對(duì)其的外部引腳配置，該模塊分為McBSP1的配置和AD7311L的硬件配置。

　　McBSP1的初始化函數(shù)如下：

　　4．2語(yǔ)音編解碼模塊

　　該模塊主要是對(duì)G.723.1的代碼處理。系統(tǒng)若直接使用ITU提供的定點(diǎn)C源代碼，C5509A完成1幀的編碼需要53400912個(gè)周期，即使C5509A工作在最高頻率200MHz，也需要267ms。所以代碼必須經(jīng)過(guò)優(yōu)化，且優(yōu)化后的代碼占用DSP的資源不能過(guò)高，這樣才能保證DSP有足夠的資源對(duì)后續(xù)的基帶數(shù)字化進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。本設(shè)計(jì)主要從編譯器、C語(yǔ)言級(jí)、匯編級(jí)和算法級(jí)4個(gè)方面對(duì)G.723.1的定點(diǎn)C代碼進(jìn)行優(yōu)化。本文主要對(duì)算法級(jí)優(yōu)化進(jìn)行介紹。

　　在對(duì)G.723.1算法進(jìn)行仿真的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，基音估計(jì)、自適應(yīng)碼本搜索、固定碼本搜索和代數(shù)碼本搜索等模塊占語(yǔ)音編解碼的總時(shí)間超過(guò)70％，因此優(yōu)化措施應(yīng)著重對(duì)這幾個(gè)模塊的算法進(jìn)行優(yōu)化。

　　①開(kāi)環(huán)基音估測(cè)函數(shù)Estim_Pitch（）中，計(jì)算圖1f［n］中的互相關(guān)值COL（j）：

　　尋找使得COL（j）max，開(kāi)環(huán)基音周期j的搜索范圍18～142。在基音周期較短時(shí)，基音頻率較大；對(duì)語(yǔ)音信號(hào)編碼質(zhì)量影響較大，而基音周期較長(zhǎng)時(shí)，基音頻率較小，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)編碼質(zhì)量較小。所以18~58之間基音周期采用逐點(diǎn)計(jì)算搜索，而59~142之間以采用隔點(diǎn)計(jì)算，可以減少運(yùn)算量。

　　②高速率的脈沖激勵(lì)編碼（MP-MLQ）函數(shù)Find_Best（）中計(jì)算預(yù)測(cè)殘差信號(hào)

　　時(shí)需要進(jìn)行卷積碼預(yù)算，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。計(jì)算誤差信號(hào)的均方值

　　時(shí)，式中

　　先通過(guò)加減運(yùn)算完成，最后做1次增益G的乘法運(yùn)算即可得到r’［n］，這樣計(jì)算1次殘差矢量最多需要60×6=360次加減運(yùn)算，而優(yōu)化前的預(yù)算量為4×8×（1+2L+58+59）=56640。由此可見(jiàn)優(yōu)化減少了大量的運(yùn)算。

　?、刍具\(yùn)算庫(kù)函數(shù)優(yōu)化。G.723.1代碼的基本運(yùn)算庫(kù)函數(shù)Basop.c中，存在大量數(shù)字信號(hào)處理功能的函數(shù)，而且占據(jù)絕大部分運(yùn)算，如L_mac（）、L_mull（）、L_add（）、sature（）等，所以還需在這幾個(gè)函數(shù)上進(jìn)行一些優(yōu)化工作。

　　5調(diào)試結(jié)果分析

　　最終在TMS320C5509A上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)G.723.1標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于1幀語(yǔ)音在高速率6.3kbps模式下，編解碼算法占用時(shí)間7.42ms，算法復(fù)雜度為49.5MIPS；低速率5.3kbps模式下，編解碼占用時(shí)間5.34ms，算法復(fù)雜度35.6MIPS。

　　其主要模塊代碼優(yōu)化前后占用的時(shí)間對(duì)比如表1所列。

　　整個(gè)程序優(yōu)化后，G.723.1算法占用CPU的資源不到20％，即DSP還有足夠的資源對(duì)后續(xù)的基帶算法進(jìn)行處理。

　　結(jié)語(yǔ)

　　在工作頻率為200MHz的C5509A自制硬件電路上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)G.723.1標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)處理。將2塊板子串口相連，收端揚(yáng)聲器可以傳出發(fā)端傳來(lái)的實(shí)時(shí)、連續(xù)和清晰的語(yǔ)音。最后優(yōu)化驗(yàn)證以及整體基帶系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果證明，語(yǔ)音壓縮編碼方案選用正確，代碼優(yōu)化結(jié)果良好，硬件電路設(shè)計(jì)合理，在頻譜帶寬、DSP資源有限的條件下，圓滿地實(shí)現(xiàn)了G.723.1語(yǔ)音壓縮編碼在對(duì)講機(jī)基帶數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。從DSP的CPU負(fù)載情況看，G.723.1的代碼還可進(jìn)一步優(yōu)化。若想進(jìn)一步降低功耗，可采用全匯編實(shí)現(xiàn)。