G．723．1編譯碼算法的DSP實(shí)現(xiàn)

　　模擬的語音信號通過TP3057的A／D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號送入ADSP－2181（采樣頻率8kHz）。TP3057是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的A律編／解碼器，它包含一個利用A／D和D／A轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的A律脈沖編碼調(diào)制的編解碼器／濾波器單片電路和一個串行PCM接口。其中，編碼部分還包含一個可調(diào)輸入增益的放大器、一個有源RC前置濾波器、自動調(diào)零電路、一個A率壓縮編碼器。解碼部分包括一個A律解碼器和截止頻率為3400Hz的低通濾波器。前者從A律壓擴(kuò)的信號中重建模擬信號，后者校正譯碼器輸出的sinx／x響應(yīng)并濾除高頻信號。
　　ADSP－2181是Analog Devices公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)越的單片機(jī),適合于高速的數(shù)字信號處理。 ADSP－2181除了三個運(yùn)算單元、數(shù)據(jù)地址發(fā)生器和一個程序序列器，還含有兩個串行口、一個16位的內(nèi)部IDMA口、一個8位的BDMA口、一個可編程定時器、外部中斷能力及片內(nèi)程序和數(shù)據(jù)存儲器。片內(nèi)集成了80k字節(jié)的存儲器，包括16k長度為24bit的程序存儲器和16k長度為16bit的數(shù)據(jù)存儲器。
　　利用IDMA口的自動接受發(fā)送功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)ADSP－2181與主CPU間的數(shù)據(jù)交互。PC機(jī)通過IMDA口將程序裝載入ADSP－2181內(nèi)部存儲器中。在ADSP－2181全速執(zhí)行時，主機(jī)可以查詢其狀態(tài)，讀取壓縮后的碼流，也可送入待解碼的數(shù)據(jù)。
3．2　軟件設(shè)計
　　軟件設(shè)計包括三個模塊：接口模塊、編碼模塊和解碼模塊。
　　接口模塊實(shí)現(xiàn)ADSP－2181與主CPU之間的數(shù)據(jù)交換。該模塊包括DSP的主控程序和數(shù)據(jù)傳輸兩部分。DSP的主控程序負(fù)責(zé)將采集到的語音數(shù)據(jù)分幀，送入編碼器，并將接受到的碼流分類后送入解碼模塊。數(shù)據(jù)傳輸部分負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)和與主CPU的數(shù)據(jù)交換。
　　DSP程序根據(jù)ITU－TG．723．1標(biāo)準(zhǔn)定點(diǎn)算法,分為初始化（G723—Init）、編碼（G723—Incode）、解碼（G723—Decode)三個模塊。
G723—Icode對包含240個采樣點(diǎn)的一幀信號進(jìn)行編碼，返回12個或10個字長的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
輸入數(shù)據(jù)由串口得到，放在數(shù)組G723—Enc—Inp中，返回值放在數(shù)組G723—Enc—Out中，對于6.3kbps長工為12個字，對于5.3kbps長度為10個字。其格式按照G．723．1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封裝。
　　G723—Decode根據(jù)接收到的12字或10字打包數(shù)據(jù)重建240個語音樣點(diǎn)。輸入數(shù)據(jù)放在G723　
　　Dec—Inp中，輸出放在數(shù)組G723—Dec—Out中。
　　主機(jī)程序采用VisualC＋＋編寫，通過串口與DSP通信。
3．3　C語言的優(yōu)化
　　開發(fā)中采用AD公司的集成仿真軟件VisualDSP＋＋，但是通常，C編譯器能完成整個工作的70％，而30％的進(jìn)一步優(yōu)化必須通過手寫匯編來實(shí)現(xiàn)。
3．3．1　循環(huán)展開
　　使用具有并行能力的DSP開發(fā)軟件時，一個重要的思想就是充分利用DSP的字長和數(shù)目眾多的運(yùn)算單元，盡量把循環(huán)體展開。通過增加每次循環(huán)中執(zhí)行的指令數(shù)來減少總的循環(huán)次數(shù)，可使得在同樣的時鐘周期內(nèi)能運(yùn)行更多的指令，提高了循環(huán)的效率。
3．3．2　提高寄存器的利用率
　　DSP芯片內(nèi)部的運(yùn)算單元運(yùn)行效率非常高，但如果寄存器和數(shù)據(jù)總線之間的數(shù)據(jù)交換頻繁，將使DSP的執(zhí)行效率大打折扣。因為DSP在進(jìn)行內(nèi)存操作時，往往需要若干周期的延遲，如Load指令要有4個周期的延遲，Store指令需要2個周期的延遲。為了減少耗時的內(nèi)存操作,可以在程序進(jìn)入循環(huán)體之前，將要頻繁使用的數(shù)據(jù)預(yù)先放入寄存器，然后反復(fù)調(diào)用，實(shí)踐證明這種方法可以提高一部分效率。
4　實(shí)驗結(jié)果
　　所有代碼全部通過了ITU－T測試矢量的測試。
測試結(jié)果表明，對于高碼率（6．3kbps）所需計算量為24．8MIPS，對于低碼率（5．3kbps），所需計算量為21．3MIPS。該實(shí)現(xiàn)可以在IP電話、視頻會議中得到廣泛應(yīng)用。