摘 要： 介绍一种采用一片TMS320C542实现4路电话压缩的话音处理卡，对处理卡硬件结构和RPE-LTP算法及DSP实现作了叙述，最后提出一种基于该处理卡的语音记录系统的构想。

    关键词： 语音记录器 语音编解码 数字信号处理器（DSP）规则脉冲激励－长时线性预测（RPE-LEP) ADPCM算法

    多通道的语音记录和回放系统有着广泛的应用背景，主要应用在语音记录、话音档案、数字语音存储等领域。随着计算机性价比不断提高和应用的普及，由计算机管理的语音系统越来越受到重视。

    传统的多通道语音记录系统，过去由于受到DSP运算能力和价格的限制，一般采用ITU-G.726建议书提出的ADPCM作为压缩语音的算法。该算法运算量少，最低码率为16kb/s，但低码率时语言质量较差。近年来DSP的性价比不断提高，这使性能更好的语音压缩算法可以应用于多路语音压缩系统。本项目采用了美国德州仪器（TI）的DSP芯片TMS320C542PGE-40，完成了在GSM系统中使用的规则脉冲激励－长时线性预测（RPE-LTP）算法，实现了高效率的多通道语音记录系统。

    本系统具有面向应用的配置和灵活的扩展接口。由配置的不同，系统可支持4～8路话音处理。系统采用ISA总线与PC机接口。为了加强业务扩展能力，卡上保留一个外部接口，可用于功能扩展。在无扩展部分时支持4路话音处理。

    １ 硬件结构

    硬件框图如图1所示。系统硬件包括’C542、扩展RAM、ISA总线接口、模拟接口、扩展接口（虚线框中部分）五大部分。其中，模拟接口（ADC）为TMS320AC01，扩展RAM为TC55B8016，两者都是TI的产品。FIFO为IDT公司的IDT7201。

    ’C542是系统的核心部件，它的功能是进行底层硬件的管理和语音数据的压缩。’C542是TI公司于1995年推出的面向移动通信的新一代产品。它采用改进的哈佛体系结构，集成了许多并行处理单元，使它特别适合完成高复杂度的算法。本系统采用的’C542具有40MIPS的运算能力。’C542还具有几种高效的片内外设：1个64K×16的并口，2个同步串口，1个8位的主机接口（HPI）和1个定时器。它能响应5个中断，具有总线挂起功能。’C542丰富的片内外设极大地减省了片外电路。

    模拟接口由以主从方式级连在一起的四个’AC01组成，这四个ADC挂接在’C542的串口0上，如图2所示。因为四路输入电路相同故只完整画出一路。此时’C542的同步串口工作在触发模式，即：数据的传输由’AC01主动触发。四个’AC01通过FSD信号（类似于接力棒）以时分复用方式与串口通信。首先，主’AC01发出帧同步脉冲，传输一个采样点。串行传完16位信息后，主’AC01通过FSD信号通知第一个从’AC01开始传数，同时触发帧同步。第一个从’AC01传完一个样值后通知第二个从’AC01，依此类推。待四个ADC都传完第一个样值后再在由主’AC01传输第二个样值，如此循环。在传入’C542的16位信息中，高14位是2进制补码形式的样值。低2位为00时表示该值是由主’AC01传入，为01表示该值是由从’AC01传入。DSP程序根据这一点区分各路语音数据。由图２可见’C542串口的收、发帧同步信号（FSR、FSX）被接在一起，所以，’C542在收到一个数据的同时也向当时发数的’AC01发出一个数据。’AC01将收到的数据通过它的DA部分转变成模拟量。

    ’AC01前端的电路为输入整形电路。Vi首先经过一个低通滤波器，然后通过电压跟随器被运算电路分解成两个差分分量in+,in-。其中in+=Vm+Vi/2;in-=Vm-Vi/2。’AC01工作在+5V,Vm是它提供的中值电压：Vm=2.5V。在输入前端Vi已被限制在±5V的范围。

    在整个系统中，PC作为数据存储器和人机交换信息窗口，它的作用是存储数据和管理整个插卡运行，在系统的初始化阶段PC机还要为DSP装载程序。PC与’C542的接口部分由ISA总线和’C542的主机接口HPI组成。HPI是’C542的片内外设，它为’C542内部的一段2K字的RAM提供一个窗口，主机通过此窗口可以直接访问这段RAM。可见，这段2K字RAM的作用就相当于传统片外片扩展的双口RAM。因为HPI的RAM在DSP片内，所以它能提供更高的读写效率。同时主机接口作为一个’C542的部件，它还能用来中断主机和接受主机中断，’C542还有HPI的bootload方式。在本系统中，主机首先用’C542的HPI bootload方式将程序载入’C542中，并让它运行，然后再以HPI RAM中的160字作为缓冲