G.723標(biāo)準數(shù)字錄音系統(tǒng)設(shè)計

如果要將其錄音以數(shù)字形式的數(shù)據(jù)保存，則應(yīng)將其模擬錄音信號變換成數(shù)字形式的數(shù)據(jù)，這就給原始數(shù)據(jù)的保存帶來諸多不便。因此，筆者按G.723標(biāo)準設(shè)計了一種數(shù)字錄音機，它以ADSP-2181作為語音處理器和系統(tǒng)控制器，取消了普通錄音機的機械部分和磁帶，以大容量的閃速存儲器(Flash RAM)作為數(shù)字語音數(shù)據(jù)存儲器。該樣機體積很小，錄音時間長，沒有機械噪聲及機械故障，很有實用價值。
?
　　1 G.723標(biāo)準簡介和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　1.1 G.723標(biāo)準簡介
　　G.723是ITU-T在1996年制訂成型的一種多媒體語音編解碼標(biāo)準。其典型應(yīng)用包括IP電話服務(wù)、H.324視頻電話、無線電話、數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)電倍增設(shè)備(DCME)、公共交換電話網(wǎng)（PSTN）、ISDN及各種多媒體語音信息產(chǎn)品。G.723標(biāo)準傳輸碼率有5.3kb/s和6.3kb/s兩種，在編程過程中可隨時切換。該標(biāo)準主要包含了編碼算法和解碼算法。原理是：從采集的語音信號中解析出聲道模型參數(shù)，構(gòu)造一個合成濾波器，采用合適的激勵源激勵，編碼傳輸?shù)膮?shù)主要是激勵源與合成濾波器的參數(shù)。5.3kb/s的編碼器采用代數(shù)碼線預(yù)測激勵（ACELP）；6.3kb/s的編碼器則采用多脈沖最大似然量化(MP-MLQ)激勵。根據(jù)傳輸編碼參數(shù)，可重構(gòu)激勵源與合成濾波器進行解碼，還原出來的數(shù)字語音信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬語音信號。關(guān)于G.723的編碼和解碼的詳細說明見參考文獻[2]。?

G.723算法對語音信號有很好的編解碼效果，同時也可處理音樂和其它聲音信號，典型輸入是64kb/s（8k%26;#215;8）或128kb/s(8k%26;#215;16)的A律或μ律的PCM采樣語音信號。每次處理一幀語音信號，每幀240個采樣點（30ms）。在5.3kb/s的碼率下，每幀語音被壓縮成20個字節(jié)傳輸；在6.3kb/s的碼率下，每幀語音被壓縮成24個字節(jié)傳輸。
　　1.2 數(shù)字錄音系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
　　系統(tǒng)框圖主要由圖1所示的五部分組成。

?
　　AD73311用來進行A/D和D/A轉(zhuǎn)換，它集成了模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能，而且可編程控制，使用極其方便；ADSP-2181為系統(tǒng)的核心數(shù)字處理器[3]，時鐘頻率為33MHz，其功能強大；KM29N32000為閃速存儲器（Flash RAM），用來存儲已壓縮的語音數(shù)據(jù)；AT27C010（EPROM）用來存放控制ADSP-2181工作的程序；LCD用來顯示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)。系統(tǒng)的工作流程是：模擬語音信號經(jīng)AD73311采樣并經(jīng)A律或μ律壓縮后轉(zhuǎn)換成PCM數(shù)據(jù)，通過ADSP-2181的串行口送到ADSP-2181，ADSP-2181再將數(shù)據(jù)進行編碼和壓縮后送到閃速存儲器KM29N32000中存儲起來；錄音回放時，從KM29N32000讀取壓縮數(shù)據(jù)，送回ADSP-2181進行解碼，再送到AD73311進行D/A轉(zhuǎn)換，輸出模擬語音信號。整個過程都是由存放在AT27C010中的DSP程序控制，有條不絮地工作。LCD顯示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)。
　　2 系統(tǒng)各主要部分的原理與接口
　　2.1 AD73311與ADSP-2181的接口電路及編程控制
　　2.1.1 AD73311與ADSP-2181的接口電路
　　AD73311具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能，采樣頻率為8kHz～64kHz，可以編程控制，采樣字長為16位。AD73311具有大信噪比、輸入輸出增益可編程控制、低工作電壓(2.7～5.5V),并且一片兩用的特點，是一種很受歡迎的芯片。AD73311與ADSP-2181的接口電路如圖2所示。 AD73311完成模擬語音信號的采集和數(shù)字語音信號的回放工作。從圖2中看出，信號從VIN處輸入，在VOUT處輸出回放語音信號。VIN處接麥克風(fēng)，VOUT處接揚聲器。與ADSP-2181的通信通過串口進行，從SDO引腳向ADSP-2181輸出數(shù)據(jù)，從SDI引腳接收ADSP-2181數(shù)據(jù)，發(fā)送和接收可同時進行。時鐘信號由ADSP-2181的SLCK引腳接入。編程時必須先初始化AD73311的工作狀態(tài)，依次設(shè)定采樣率、輸入輸出增益、提前時間等，再讓其工作在數(shù)據(jù)傳輸模式下就可正常工作。AD73311進入數(shù)據(jù)傳輸模式后一直進行A/D或D/A轉(zhuǎn)換。在編程控制中，應(yīng)讓ADSP-2181的串口一直工作在接收中斷方式，這樣可使數(shù)據(jù)發(fā)送與接收的速率保持一致。要改變工作模式可將其RESET引腳置低，再置高，這樣就可重新設(shè)定了。
　　2.1.2 AD73311的編程

　　?
　　AD73311是一種可編程的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)含五個8位控制寄存器CRA～CRE,用于設(shè)定工作狀態(tài)，控制輸入輸出。AD73311通過串行口與處理器接口，傳送的是16位數(shù)據(jù)，有五種工作模式，分別為：程序模式、數(shù)據(jù)模式、混合模式、模擬環(huán)路模式、數(shù)字環(huán)路模式。其中前三種是正常的工作模式，后兩種是調(diào)試模式，僅在調(diào)試時使用。五種工作模式由內(nèi)部的控制寄存器A中的四位（CRA0～3）控制。
　　程序模式：AD73311啟動或重置后即工作于程序模式，此時AD73311串行口輸入的數(shù)據(jù)將作為命令字以初始化內(nèi)部控制寄存器組，之后AD73311根據(jù)初始化命令字進入相應(yīng)的工作模式，在此之前AD73311串行口輸出的碼字是無效的。數(shù)據(jù)模式：此時AD73311串行口輸出的是A/D轉(zhuǎn)換的16位數(shù)據(jù)，輸入的是D/A轉(zhuǎn)換的16位數(shù)據(jù)。AD73311一旦進入數(shù)據(jù)模式，就不能再得到控制信息，所以就永遠處于這一模式，除非重啟動。這時硬件上可采用發(fā)送接收幀同步信號同步方式?；旌夏Ｊ剑捍藭r16位碼字可能是控制字，也可能是數(shù)據(jù)。碼字的最高位MSB用來標(biāo)識這個碼字是控制命令字(MSB=1)還是數(shù)據(jù)（MSB=0，低15位是有效數(shù)據(jù)）。在混合模式下，ADSP-2181可以根據(jù)系統(tǒng)的運行狀況適時改變AD73311的工作參數(shù)，如放大器的放大倍數(shù)等。這時硬件上可采用發(fā)送接收幀同步信號異步方式，便于ADSP-2181的自主控制。
　　AD73311控制采樣率由時鐘分頻電路完成。時鐘分頻電路將從DMCLK引腳輸入的外部時鐘頻率MCLK通過主頻時鐘因子分頻為內(nèi)部時鐘頻率DMCLK，MCLK有五種頻率選擇，由內(nèi)部控制寄存器B中的CRB4～6三位控制。DMCLK決定了AD73311的采樣頻率，它也是AD73311串行口的幀同步頻率。DMCLK再經(jīng)串行時鐘分頻因子分頻為串行時鐘頻率SCLK，DMCLK有四種選擇，由內(nèi)部控制寄存器B中的GRG2～3兩位控制。?

?