基于TMS320C5402的語音信號壓縮存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1 語音信號壓縮原理
μ/A律壓縮解壓編碼是國際電報(bào)電話協(xié)會CCITT(Consultative Committee for International Telegraph and Telephone)最早推出的G.711語音壓縮解壓編碼。其中歐洲和中國等國家采用A律壓縮解壓編碼，美國和日本等國家采用μ律壓縮解壓編碼。由于本系統(tǒng)采用A律壓縮解壓算法，這里只介紹A律壓縮原理。
A律壓擴(kuò)的數(shù)學(xué)解析式為：
式中：y為輸出信號；x為輸入信號；A為壓縮系數(shù)。
由上式得知，小信號時(shí)為線性特性，大信號時(shí)近似為對數(shù)特性。這種壓擴(kuò)特性常把壓縮、量化和編碼合為一體。A律可用13段折線逼近(相當(dāng)于A=87.6)，便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)[1]。13段折線的壓縮特性如圖1所示。圖1分段為x取正值時(shí)的情況，而x取負(fù)值時(shí)，壓擴(kuò)特性與x取正值成奇對稱，在正8段和負(fù)8段中，正1、2段和負(fù)1、2段斜率相同，合為一段，所以原來的16段折線變?yōu)?3段折線。
在進(jìn)行A律壓縮時(shí)，采樣后的12 bit數(shù)據(jù)，默認(rèn)其最高位為符號位，壓縮時(shí)要保持最高位即符號位不變，原數(shù)據(jù)的后11 bit要壓縮成7 bit。這7 bit碼由3 bit段落碼和4 bit段內(nèi)碼組成。壓縮變換后的數(shù)據(jù)根據(jù)后11 bit數(shù)據(jù)大小決定。具體的編碼表如表1所示。
2 系統(tǒng)硬件接口設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是G.711標(biāo)準(zhǔn)A律壓縮編碼的語音處理過程。系統(tǒng)以TMS320C5402為核心，完成語音壓縮、存儲、解壓功能。語音采集與輸出模塊采用TI公司推出的一款高性能的立體聲音頻Codec芯片TLC320AD50C，內(nèi)置輸入和輸出放大器，且對輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié)。
2.1 模擬接口設(shè)計(jì)
模擬信號輸入電路如圖2所示。語音信號放大器經(jīng)過前端放大器TLC2272ACD放大、帶通濾波、單輸入信號轉(zhuǎn)換為差分信號后，送入AD50C的A/D轉(zhuǎn)換器的差分輸入端（INP和INM）。A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為以二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的數(shù)字信號。
模擬信號輸出電路如圖3所示。經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、內(nèi)部低通濾波恢復(fù)的模擬信號從AD50C的OUTP管腳輸出。外部放大濾波電路選用LM356運(yùn)算放大器，放大后的信號送揚(yáng)聲器還原成聲音。
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