實現(xiàn)語音壓縮算法的高速硬件平臺
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1 基本概念介紹
1.1 CY7C68013性能特點
CY7C68013(EZ-USB FX2)是Cypress半導體公司的新一代高速USB系列，可以用USB2.0最大數(shù)據(jù)傳輸率傳輸數(shù)據(jù)。該芯片基于EZ-USB FX芯片開發(fā)，集成有發(fā)送器、SIE、8051微控制器、存儲器和可編程IO接口，是一種完全集成的USB2.0方案[2]。
1.2 G.723.1簡介
G.723.1是一種低碼率語音壓縮標準，是H.324標準系列的一部分，也是VoIP的常用解決方案之一，可在低比特率通信終端(PSTN和無線網(wǎng)絡)上進行多媒體通信。使用G.723.1標準能夠?qū)? kHz采樣l6 bit的線性PCM語音信號壓縮成6.3 Kb/s或5.3 Kb/s的比特流，其壓縮比例較高，占用帶寬較低，而且具有很好的音質(zhì)。
2 硬件設計
2.1 TMS320C6713外設接口HPI
TMS320C6713是一款高性能的32位浮點DSP，適用于專業(yè)音頻信號處理。HPI即主機接口，是TMS320C6713片上集成的外設接口之一。通過HPI 可以方便地實現(xiàn)多處理器系統(tǒng)，外部處理器作為主處理器，DSP作為從處理器。通過HPI 接口，外部主機可以訪問DSP除L2控制寄存器、中斷選擇寄存器、仿真邏輯之外的全部存儲器映射空間。
2.2 讀寫時序
本實驗采用CY7C68013和TMS320C6713芯片。在GPIF接口部分，IFCLK設置為48 MHz內(nèi)部時鐘，使用16位寬的數(shù)據(jù)總線（設置WORDWIDE=1），分配CTL[2:0]控制HPI的時序。使用GPIF Tool生成波形描述符，分別用于HPIC/HPIA/HPID的讀寫控制。值得注意的是：由于HDS1*/HDS2*/HCS*相關(guān)，可以使HCS*有效，HDS2*置“1”，并通過HDS1*控制選通；HHWIL控制傳輸?shù)氖堑谝话胱诌€是第二半字；HCNTL[1:0]決定哪個寄存器正被訪問[3]。由于采用DIN連接器，其傳輸速率最高可達幾十兆赫茲，這也是其傳輸瓶頸。如果采用手工單獨裝配的SMA硬件連接器，其硬件連接的速度完全可以滿足GPIF和HPI的要求。當然，前者每個引腳的成本不到后者的百分之一[1]。圖1為GPIF和HPI讀寫HPID寄存器的時序關(guān)系圖。
通過FX2固件、利用非GPIF I/O信號引腳可實現(xiàn)更多的信號輸出。使用DM74LS573N鎖存器，采用數(shù)據(jù)鎖存的辦法可以減小由布局布線等原因帶來的互感、串聯(lián)電感、寄生電容等減緩信號傳播的影響，在硬件測試階段能夠有效解決傳輸誤碼的問題。由于74LS573的傳輸延遲，系統(tǒng)的可靠性建立在犧牲系統(tǒng)帶寬的基礎上。改用74LVC16245雙向緩沖器，可以實現(xiàn)GPIF主控的數(shù)據(jù)讀、寫功能。圖2為帶鎖存器的GPIF和HPI讀寫HPID寄存器的時序關(guān)系圖。
2.3 硬件連線
系統(tǒng)整體硬件連線示意圖如圖3。
圖4為帶鎖存器的GPIF和HPI硬件連線示意圖。
3 軟件設計
此方案包括4個方面的程序設計：固件程序、驅(qū)動程序、主機應用程序和DSP數(shù)據(jù)處理程序。
3.1 固件程序
固件程序是指運行在CY7C68013 51內(nèi)核中的程序，主要包括設備描述符信息、設備功能代碼和USB同DSP處理器間的通信控制功能代碼。對于使用GPIF的FX2系統(tǒng)，固件還應能夠分配FIFO讀和寫波形到4個FIFO中的任何一個。
3.1.1 固件程序設計
固件程序開發(fā)基于KEIL C51，使用Cypress公司提供的固件函數(shù)庫Ezusb.lib和固件框架以提高開發(fā)效率。固件函數(shù)庫提供了一系列與USB協(xié)議有關(guān)的函數(shù)，固件框架已經(jīng)實現(xiàn)了初始化、重枚舉、電源管理等功能。
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