2022年dsp数字信号处理课程设计报告 .pdf

《2022年dsp数字信号处理课程设计报告 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年dsp数字信号处理课程设计报告 .pdf（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、淮 阴 工 学 院DSP技术与应用课程设计报告选题名称:语音压缩与回放系（院）:计算机工程学院专业:计算机科学与技术（嵌入式系统软件设计）班级:计算机 1073姓名:魏庭九学号:1071306123 指导教师:马岱，常波学年学期:2009 2010 学年第2 学期2010 年6 月11 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 21 页 -摘要：数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字化控制。其中，关键技术在于，为了增加语音存储时间，提高存储器的利用率，采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储，而在回放时再进行解压缩，同时，对输入语音信号进行数字

2、滤波以抑制杂音和干扰，从而确保了语音回放的可靠质量。随着超大规模集成电路(VLSI)工艺的进步,高速数 字信号处理器(DSP)技术的飞速发展以及先进开发工具的完备，使得复杂的语音编解码算法在以高性能微处理器为核心的硬件系统上实时实现 成为 可能。本文介绍了一种基 于目前 性能价 格比 较高的16 位定点 DSP芯片 TMS320VC54X 的语音压缩处理系统，可以直接作为会 议电视、可视电 话、IP 网络多媒体通信、远程医疗系统终端设备中声音信源编码解码器系统。关键词：语音；压缩；编码；DSP 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 21 页 -目 录1 课题综述.11.

3、1 课题来源.11.2 预期目标.11.3 前置知识.12 系统设计及分析.22.1 基础知识.22.2 实验方案.32.3 程序流程图.43 原理图.54 程序代码.54.1 主函数.54.2 a 律压缩子函数.10 4.3 a 律解压缩子函数.11 4.4 延时子函数.12 4.5 5402.cmd 文件.12 4 程序运行与调试.15 4.1 实验结果.15 总 结.17 参考文献.18 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告1 1 课题综述1.1 课题来源语音信号是信息的重要形式,语音信号处理有着广泛的应用领域，而语音压

4、缩在语音信号的传输、存储等方面有非常广泛的作用，而且在通信领域中已经有较成熟的发展和广泛应用。本设计要求采用DSP及其A/D、D/A 转换器进行语音信号的压缩、存储和回放。在通信应用领域中,压缩语音信号的传输带宽或降低电话信道的传输码率,一直是设计人员追求的目标。语音编码在实现这一目标的过程中担当着重要的角色,语音编码是压缩语音信号的数字表示,而且是这些信号所需比特数最小的算法。可以说,语音压缩技术的发展和人类信息技术的发展息息相关。因此,对语音压缩技术的研究具有重要的现实意义。1.2 预期目标（1）使用DSP实现语音的压缩和解压缩，算法自行定义。（2）将从MIC 输入口实时采集的语音信号，通

5、过A/D转换器进行压缩后存储到 DSP的片内和片外 RAM存储器中，存储时间不小于 10秒。（3）存储器存满之后，使用 DSP进行实时解压缩，并从 SPEAKER输出口进行回放输出。（4）使用指示灯对语音存储和回放过程进行指示。（5）利用多种算法进行语音压缩存储等，比较各算法的特点。1.3 前置知识基于TMS320VC54X为核心的语音压缩与回放需要掌握和了解如下几个知识：语音的采集与编码、量化、DPCM&ADPCM、采集与输出模块、a律压缩、A/D、D/A，以及DSP芯片选择等。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告2 2 系

6、统设计及分析2.1 基础知识2.1.1 语音编码语音编码一般分为两类：一类是波形编码，一类是被称为“声码器技术”的编码。波形编码的最简单形式就是脉冲编码调制（Pulse code modulation），这种方式将语音变换成与其幅度成正比的二进制序列，而二进制数值往往采用脉冲表示，并用脉冲对采样幅 度进行编码，所以叫做脉冲编码调制。脉冲编码调制没有考虑语音的性质，所以信号没有得到压缩。2.1.2 量化脉冲编码调制用同等的量化级数进行量化，即采用均匀量化，而均匀量化是基本的量化方 式。但是均匀量化有缺点，在信号动态范围较大而方差较小的时候，其信噪比会下降。国际上有两种非均匀量化的方法：A 律和

7、u 律，u 律是最常用的一种。在美国，7位 u 律是长途电话质量的标准。而我国采用的是A 律压缩，而且有标准的A 律 PCM编码芯片。2.1.3 DPCM&ADPCM 降低传输比特率的方法之一是减少编码的信息量，这要消除语音信号中的冗余度。相邻的语音样本之间存在明显的相关性，因此对相邻样本间的差信号进行编码，便可使信息量得到压缩。因为差分信号比原语音信号的动态范围和平均能量都小。这种编码叫Differential PCM,简称DPCM，即差分脉冲编码调制。ADPCM即自适应差分脉冲编码调制，是包括短时预测的编码系统。CCITT（国际电报电话咨询委员会）在1984年提出的 32 kbit/s的编

8、码器建议就是采用 ADPCM作为长途传输中的国际通用语音编码方案。这种ADPCM 编码方案达到 64 kbit/s PCM的语音传输质量，并具有很好的抗误码性能。2.1.4 a律压缩A律编码（A-law）是ITU-T（国际电联电信标准局）CCITT G.712定义的关于脉冲编码的一种压缩/解压缩算法。世界上大部分国家采用 A律压缩算法。美国采用 mu律算法进行脉冲编码。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告3 令量化器过载电压为 1,相当于把输入信号进行归一化，那么A律对数压缩定义为：当0=x=1/A时，f(x)=(Ax)/(1

9、+lnA)当1/A=x 0;m-)brd_led_toggle(BRD_LED0);/*brd_delay_msec(1000);*/delay(1000);brd_led_toggle(BRD_LED1);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告6/*brd_delay_msec(1000);*/delay(1000);brd_led_toggle(BRD_LED2);/*brd_delay_msec(1000);*/delay(1000);/*Open Handset Codec*/hHandset=codec_open(HA

10、NDSET_CODEC);/*Acquire handle to codec*/*Set codec parameters*/codec_dac_mode(hHandset,CODEC_DAC_15BIT);/*DAC in 15-bit mode*/codec_adc_mode(hHandset,CODEC_ADC_15BIT);/*ADC in 15-bit mode*/codec_ain_gain(hHandset,CODEC_AIN_6dB);/*6dB gain on analog input to ADC*/codec_aout_gain(hHandset,CODEC_AOUT_M

11、INUS_12dB);/*-12dB gain on analog output from DAC*/codec_sample_rate(hHandset,SR_16000);/*16KHz sampling rate*/*Polling and digital loopback*/while(1)brd_led_disable(BRD_LED1);/关闭 led1 brd_led_disable(BRD_LED2);/关闭 led2 brd_led_toggle(BRD_LED0);/开启 led0/*Wait for sample from handset*/while(!MCBSP_RR

12、DY(HANDSET_CODEC)data=*(volatile u16*)DRR1_ADDR(HANDSET_CODEC);/采集语音信号temp1=data2alaw(data);/temp1=data2ulaw(data);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告7/保存压缩后的数据把低地址数据放在高八位高地址数据放在第八位i=i+1;if(i%2=1)bufferj=(temp1=72000)i=0;if(j=36000)j=0;brd_led_disable(BRD_LED0);/放音brd_led_disable(BR

13、D_LED2);brd_led_toggle(BRD_LED1);for(k=0;k8)&0 x0ff;else temp2=bufferl&0 x0ff;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告8 l+;if(l=36000)l=0;data1=alaw2data(temp2);while(!MCBSP_XRDY(HANDSET_CODEC);*(volatile u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC)=data1*4;brd_led_disable(BRD_LED0);brd_led_disable(BR

14、D_LED1);brd_led_toggle(BRD_LED2);/放音结束for(m=0;m3;m+)delay(1000);for(m=0;m0;m-)brd_led_toggle(BRD_LED0);/*brd_delay_msec(1000);*/delay(1000);brd_led_toggle(BRD_LED1);/*brd_delay_msec(1000);*/delay(1000);brd_led_toggle(BRD_LED2);/*brd_delay_msec(1000);*/delay(1000);4）语音信号采集与回放程序/判断 MCBSP 是否做好接收准备while

15、(!MCBSP_RRDY(HANDSET_CODEC);/从 A/D 读取转换数据data=*(volatile u16*)DRR1_ADDR(HANDSET_CODEC);temp1=data2alaw(data);/temp1=data2ulaw(data);/将数据写入 D/A 转换器data1=alaw2data(temp2);while(!MCBSP_XRDY(HANDSET_CODEC);*(volatile u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC)=data1*4;5)数据存储与处理i=i+1;if(i%2=1)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第

16、12 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告10 bufferj=(temp18)&0 x0ff;else temp2=bufferl&0 x0ff;l+;4.2 a 律压缩子函数/*a律压缩*/unsigned char data2alaw(int data)unsigned char i,sign,achord,astep;unsigned int output,absol,temp;temp=absol=abs(data);sign=(data=0)?1:0;/判定符号：正数=1，负数=0 for(i=0;i16;i+)/确定 temp中出现 1 的最高位 output=te

17、mp&0 x8000;if(output)break;/temp 左移 i 位后最高位为 1 temp=1;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告11 achord=11-i;/段值if(achord1)&0 x0F;/段值为 0,将 absol左移 1 位得到量化值 else astep=(absolachord)&0 x0F;/段值不为 0,将 absol左移achord4095)/超过最大值 4095，输出最大值 0 x7f output=0 x7F;if(sign)return output=0 xFF;/返回含有符号

18、信息的输出值else return output=0 x7F;4.3 a 律解压缩子函数/*a律解压缩*/int alaw2data(unsigned char input)unsigned char sign,achord,astep;unsigned int temp;int data;temp=input0 xFF;/得到含有符号信息的压缩值sign=(temp&0 x80)7;/符号位名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告12 achord=(temp&0 x70)4;/段值astep=temp&0 x0F;/量化值a

19、step=1;if(!achord)/段值为 0,输出值为量化值左移 1 位后加 1 data=astep+1;else data=astep+33;/扩展后数值中的 6 位非零值data=achord-1;if(sign)return-data;/有符号的扩展值else return data;4.4 延时子函数/延时void delay(int period)int i,j;for(i=0;iperiod;i+)for(j=0;j1;j+);4.5 5402.cmd文件实验中还需要添加 5402.cmd文件，5402.cmd文件及其解释：MEMORY 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精

20、心整理-第 15 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告13 PAGE 0:VECS:origin=0080h,length=0080h/*内部程序 RAM*/PRAM:origin=0100h,length=0FFFh/*内部程序 RAM*/PAGE 1:SCRATCH:origin=1000h,length=0020h/*Scratch Pad Data RAM*/DMARAM:origin=1020h,length=0300h/*DMA 缓存*/DATA:origin=1320h,length=0080h/*内部数据 RAM*/STACK:origin=1400h,lengt

21、h=0500h/*堆栈内存空间*/INRAM:origin=1900h,length=0100h/*内部数据 RAM*/HPRAM0:origin=1A00h,length=0002h/*HPI*/HPRAM1:origin=1A02h,length=0280h/*HPI*/HPRAM2:origin=1C82h,length=0280h/*HPI*/EXRAM:origin=1F10h,length=0EA00h/*外部内存*/SECTIONS .cinit PRAM PAGE 0 .text PRAM PAGE 0 .vectors VECS PAGE 0 init_var PRAM PA

22、GE 0 detect PRAM PAGE 0 vrcprg PRAM PAGE 0 matprg PRAM PAGE 0 .stack STACK PAGE 1 .trap SCRATCH PAGE 1 .const EXRAM PAGE 1 .data EXRAM PAGE 1 .bss EXRAM PAGE 1 .cio EXRAM PAGE 1 .switch EXRAM PAGE 1 tables EXRAM PAGE 1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告14 var EXRAM PAGE 1 svctab E

23、XRAM PAGE 1/*SS_V LSP table*/vctab EXRAM PAGE 1/*V LSP table*/uvctab EXRAM PAGE 1/*UV LSP table*/cuvtab EXRAM PAGE 1/*Stochastic codebook*/cdbktab EXRAM PAGE 1/*various codebook tables*/logtab EXRAM PAGE 1/*table for log2*/powtab EXRAM PAGE 1/*table for pow2*/hamtab EXRAM PAGE 1/*table for hamming*/

24、lgwtab EXRAM PAGE 1/*table for lag window*/acostab EXRAM PAGE 1/*table for arccos*/sqrtab EXRAM PAGE 1/*table for square root*/acbtab EXRAM PAGE 1/*table for thresholds in acb*/pm03tab EXRAM PAGE 1/*table for x(-0.3)computation*/costab EXRAM PAGE 1/*table for cosine*/V23 INRAM PAGE 1 FSK INRAM PAGE

25、1 hpibuff0 HPRAM0 PAGE 1 hpibuff1 HPRAM1 PAGE 1 hpibuff2 HPRAM2 PAGE 1 dma_buff DMARAM PAGE 1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告15 4 程序运行与调试4.1 实验结果图 4-1 输入波形（data）图 4-2 压缩后波形（temp1）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告16 图 4-3 解压后输出波形（data1）图 4-4 watch window 中的值名

26、师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告17 总 结为期一周的 DSP 课程设计，让我真正深入到实践中去，而不是停留在书面上。之前学习到底知识都是书面的，很快就淡忘。通过这次的课程设计，将学到的DSP 相关知识运用起来，同时，我们也回顾了以往所学，比如PROTEL 制图，C 语言。虽然学习过 C 语言，但是那仅仅是编写软件。现在和硬件相结合，大大增加了挑战性。我又学习到了新的知识，比如压缩算法等。在理解其原理的基础上，还需要通过实验比较其优劣。另外则是对工具的利用，利用CSS调试程序，观察波形。就在DSP 课程设计的过程中，我们不

27、仅查看DSP 相关书籍，还看单片机的资料。在资料的查找学习中，我们将知识串联起来。通过将杂散的知识糅合，我明白了知识的相通性，以后碰到类似的问题，就能够举一反三。同时，在海量的文献中查找资料，进行甄别也是对我们的考验。在知识的学习实践学习的循环过程中，知识得到巩固，并且增加了深度。课程设计将我学到的知识调动起来，让它们进行整合，这样，知识才能记得牢固，能力才能从实践中磨练出。总之通过这次的实验，让我认识到了自己的不足，也为自己开阔了视野，增长了知识。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 21 页 -DSP 技术与应用课程设计报告18 参考文献1 张雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用.北京：电子工业出版社，2003 2 李颖 李文海 现代通信技术人民邮电出版社 2002.3 3 陈显冶.现代通信技术.北京：电子工业出版社，2000 4 李颖，李文海.现代通信技术.北京：人民邮电出版社，2002 5 赵勇，甘泉.DSP应用系统设计.北京：电子工业出版社，2002 6 谭浩强 C 程序设计（第二版）清华大学出版社，2003 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 21 页 -