- MSP430 的語音與音頻壓縮／解壓縮技術(shù)

                                  圖 4. MSP430F169 片上信號(hào)鏈解決方案
　　上述配置也適合采用外部串行閃存的情況，從而可以滿足音頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。外部閃存可通過 MSP430 的 I2C 或 SPI 接口來連接。MSP430F169 DMA 模塊可自動(dòng)將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給 RAM，從而大幅降低了 CPU 的負(fù)載。
3.2  MSP430FG4618 片上信號(hào)鏈解決方案
　　我們用 MSP430FG4618 可以實(shí)現(xiàn)另一種片上信號(hào)鏈解決方案。MSP430F169 可支持 60 KB 的集成閃存，而 MSP430FG4618 則可支持 116 KB 的閃存。MSP430FG4618 的另一優(yōu)勢(shì)在于，它還集成了運(yùn)算放大器模塊。運(yùn)算放大器可用于放大擴(kuò)音器的輸入及數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬輸出。圖 5 顯示了 MSP430FG4618 信號(hào)鏈電路圖。具體配置采用的是 TI 推出的 MSP430FG4618/F2013 試驗(yàn)板。該評(píng)估板可與相關(guān)代碼示例配合使用。

                                       圖  5. MSP430FG4618 片上信號(hào)鏈解決方案
　　擴(kuò)音器的輸出信號(hào)非常小，必須放大。MSP430的運(yùn)算放大器可用于不同的運(yùn)算模式。如果用于 PGA 模式，那么最大只能放大到 15倍，對(duì)擴(kuò)音器放大器來說還不夠。因此，需要通過外部組件來加大增益。圖 5 中的運(yùn)算放大器 OA0 即用于通用放大器模式。放大器共有 8種設(shè)置方式，可以使增益－帶寬乘積和轉(zhuǎn)換率等性能與電流消耗達(dá)到最佳平衡。圖中的所有放大器 OA0、OA1 及 OA2均采用了高性能模式（快速模式）。
　　如欲了解有關(guān)運(yùn)算放大器使用的更多詳情，敬請(qǐng)參見 MSP430FG4618/F2013 試驗(yàn)板用戶指南。
　　利用通用串行通信接口 (USCI) 可將音頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部閃存中。我們也可通過 I2C 總線或 SPI 總線與外部存儲(chǔ)器相連。

4  MSP430 性能
　　相關(guān)代碼文件中有一些 *.wav 文件示例，可表明解碼 ADPCM 數(shù)據(jù)的質(zhì)量。我們可在 PC上用媒體播放器等軟件來比較這些文件，這樣就能體驗(yàn) ADPCM壓縮算法的實(shí)際質(zhì)量了。請(qǐng)注意，通過提高音頻采樣率和音頻采樣大?。ǚ直媛剩?，我們可以進(jìn)一步提高音頻質(zhì)量。
4.1 使用相關(guān)代碼
　　相關(guān)代碼中包含了兩個(gè)軟件項(xiàng)目，這兩個(gè)版本都基于第三部分中所介紹的內(nèi)容，也都采用 IMA ADPCM 算法。
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　　ADPCM 函數(shù)的使用非常簡單。首先，必須在應(yīng)用代碼中包含 ADPCM.h 首標(biāo)文件。該首標(biāo)文件定義了 ADPCM.c 文件的ADPCM 函數(shù)。在每次音頻數(shù)據(jù)的錄制或重放工作之前，必須調(diào)用 ADPCM_Init() 函數(shù)。該函數(shù)定義了信號(hào)估算 (Se)的起始值以及用作量化器步長調(diào)節(jié)的步長指針。編碼器和解碼器通過設(shè)置可實(shí)現(xiàn)同步。調(diào)用 ADPCM_Encoder(int value)函數(shù)就能進(jìn)行編碼，每個(gè)音頻采樣調(diào)用 ADPCM_Decoder() 函數(shù)就能進(jìn)行回放。以下代碼段顯示了如何完成上述工作。
#include "ADPCM.h"
void main(void)
{ // 應(yīng)用軟件初始化
　　while(1) // 主循環(huán)
　　　{ // 應(yīng)用軟件
　　　　　if (P1IN & 0x01)
　　　　　　record();
　　　　　if (P1IN & 0x02)
　　　　　　play();
　　　}
}
void record(void)
{ // 初始化后，以便 A/D 轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器、放大器等的錄制
　　ADPCM_Init(); // 須在開始錄制之前完成
　　// 開始錄制
}
void play(void)
{ //初始化后，以便 A/D 轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器、放大器等的錄制
　　ADPCM_Init(); //須在開始錄制之前完成
　　// 開始回放
}
　　接下來，我們用 IAR Embedded Workbench™ KickStart™ version 3.42A 來測(cè)量 ADPCM 函數(shù)執(zhí)行的次數(shù)。測(cè)量時(shí)，采用的是默認(rèn)優(yōu)化設(shè)置。
　　ADPCM_Encoder() 函數(shù)調(diào)用需要 114～126 個(gè)循環(huán)。
　　ADPCM_Decoder() 函數(shù)調(diào)用需要 99～109 個(gè)循環(huán)。
　　請(qǐng)注意，這只包含壓縮／解壓縮算法。要實(shí)現(xiàn)錄制和回放功能，還需要更多代碼。
5 參考書目
1. MSP430x4xx 系列用戶指南 (SLAU056)
2. MSP430F169 產(chǎn)品說明書 (SLAS368)
3. MSP430FG4618 產(chǎn)品說明書 (SLAS508)
4. 基于 TMS32010 的 32kbps ADPCM (SPRA131)
5. 基于 MSP430F13x 的低成本 12 位語音編解碼器設(shè)計(jì) (SLAA131)
6. MSP430FG4618/F2013試驗(yàn)板用戶指南（SLAU213）