新型語音壓縮編解碼器AMBE2000

摘要：AMBE2000是美國DVSI公司推出的一種具有專利技術(shù)的語音壓縮／解壓芯片。利用該芯片能進(jìn)行全雙工的壓縮和解壓，從而以極高的壓縮率提供高品質(zhì)的語音質(zhì)量。文中介紹了它的主要特點(diǎn)、引腳功能、控制接口及應(yīng)用電路。

１　引言

ＡＭＢＥ２０００是一種高性能、低功耗的單片實(shí)時(shí)語音壓縮解壓芯片，其壓縮率可在２ｋｂｐｓ～９．６ｋｂｐｓ范圍內(nèi)由軟件調(diào)節(jié)，且具有ＦＥＣ（前向糾錯(cuò)）、ＶＡＤ（語音激活檢測(cè)）功能和ＤＴＭＦ信號(hào)檢測(cè)功能，因此可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、數(shù)字移動(dòng)通信、保密通信、語音郵件等方面。

２　引腳說明及特性參數(shù)

ＡＭＢＥ２０００的主要特性及參數(shù)如下：

●具有高品質(zhì)的語音質(zhì)量；

●壓縮數(shù)據(jù)率可在２ｋｂｐｓ～９．６ｋｂｐｓ范圍內(nèi)用軟件調(diào)節(jié)；

●糾錯(cuò)率范圍為５０ｂｐｓ～７．２ｋｂｐｓ；

●具有ＶＡＤ（語音激活檢測(cè)）／ＣＮＩ（插入舒適噪聲）功能；

●具有ＤＴＭＦ信號(hào)檢測(cè)和產(chǎn)生功能；

●電源電壓：＋３．３Ｖ；

●工作溫度范圍：－４０～＋１００℃；

●采用１００腳ＴＱＦＰ封裝。

表1 主機(jī)接口選擇

表2 語音數(shù)據(jù)位選擇（無格式）

ＡＭＢＥ２０００的引腳說明如下:

ＣＨＡＮＮ_ＳＥＬ０～１（７５，７７）腳：主機(jī)接口類型選擇端?具體操作見表１所列；

ＢＡＵＤ_ＳＥＬ０～１（８０～８１）腳：無格式語音數(shù)據(jù)位選擇端?具體操作見表２所列?

ＲＡＴＥ_(tái)ＳＥＬ０～４（７０～７４）腳：語音壓縮率與前向糾錯(cuò)率選擇端?具體操作見表３所列；

ＣＯＤＥＣ_ＳＥＬ０～１（８４～８５）腳：Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ接口選擇端口?具體操作見表４所列；

表3 AMBE2000壓縮數(shù)據(jù)率選擇表

*注：壓縮數(shù)據(jù)率也可通過控制字改變。

表4 A/D-D/A硬件配置

ＶＡＤ_ＥＮ（８６）腳：使能語音激活檢測(cè)功能端（高電平有效）；

ＥＣＨＯＣＡＮ_ＥＮ（７８）腳：使能回聲消除功能端（高電平有效）；

ＳＬＥＥＰ_ＥＮ（８３）腳：休眠模式控制端口（高電平有效）；

ＳＬＩＰ_ＥＮ（８２）腳：滑動(dòng)模式控制端口（高電平有效）；

Ｘ２／ＣＬＫＩＮ（６８）腳：１６．３８４ＭＨｚ時(shí)鐘輸入腳；

Ｘ１（６７）腳：內(nèi)部振蕩器輸出；

ＲＥＳＥＴＮ（６９）腳：復(fù)位腳（低有效）；

ＥＰＲ（２０）腳：編碼包就緒標(biāo)志；

ＳＯＦＴ_ＥＮ（７９）腳：使能軟件誤碼判斷端口（高電平有效）；

ＣＨＡＮ_ＲＸ_ＤＡＴＡ（３２）腳：用于接收主機(jī)數(shù)據(jù)到ＡＭＢＥ２０００；

ＣＨＡＮ_ＴＸ_ＤＡＴＡ（４２）腳：用于將ＡＭＢＥ２０００數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)；

ＣＨＡＮ_ＲＸ_ＬＫ（２８）腳：主機(jī)接收時(shí)鐘；

ＣＨＡＮ_ＴＸ_ＣＬＫ（３４）腳：主機(jī)發(fā)送時(shí)鐘；

ＣＨＡＮ_ＴＸ_ＳＴＲＢ（３８）腳：主機(jī)發(fā)送／接收幀同步脈沖；

ＣＨＡＮ_ＲＸ_ＳＴＲＢ（３０）腳：主機(jī)接收幀同步脈沖端口；

ＣＯＤＥＣ_ＲＸ_ＳＴＲＢ（２９）腳：Ａ／Ｄ幀同步脈沖接收端；

ＣＯＤＥＣ_ＴＸ_ＳＴＲＢ（３７）腳：Ｄ／Ａ幀同步脈沖發(fā)送端口；

ＣＯＤＥＣ_ＲＸ_ＤＡＴＡ（３１）腳：Ａ／Ｄ發(fā)送ＰＣＭ數(shù)據(jù)給ＡＭＢＥ２０００；

ＣＯＤＥＣ_ＴＸ_ＤＡＴＡ（４１）腳：ＡＭＢＥ２０００發(fā)送ＰＣＭ數(shù)據(jù)到Ｄ／Ａ；

ＣＯＤＥＣ_ＲＸ_ＣＬＫ（２７）腳：Ａ／Ｄ時(shí)鐘；

ＣＯＤＥＣ_ＴＸ_ＣＬＫ（３３）腳：Ｄ／Ａ?xí)r鐘；

ＣＬＯＣＫ_ＭＯＤＥ（５１）腳：時(shí)鐘模式選擇端口，該端口接高電平時(shí)選擇晶體振蕩模式；當(dāng)接低電平時(shí)選擇外部時(shí)鐘）；

ＶＤＤ（８，1１，１２，２３，３６，３９，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５４，５７，６４，７６，８７，９０腳）：正電源；

ＧＮＤ（１，９，１０，２５，２６，３５，４０，５０，５２，５３，５６，６３，６５，８８，８９腳）：接地端；

其余管腳：Ｎ．Ｃ，懸空不用。

３　主機(jī)接口及數(shù)據(jù)格式

ＡＭＢＥ２０００與主機(jī)的接口數(shù)據(jù)格式分為兩種：一種是有格式；另一種是無格式。

３．１ 有格式

在有格式情況下，ＡＭＢＥ２０００大約每２０ｍｓ生成一個(gè)壓縮數(shù)據(jù)包，這個(gè)數(shù)據(jù)包共由２４個(gè)字組成；數(shù)據(jù)包生成后，其ＥＰＲ管腳會(huì)輸出一個(gè)短的負(fù)脈沖指示，依此來決定對(duì)數(shù)據(jù)包的處理。數(shù)據(jù)包的具體構(gòu)成如下：

格式字０：固定為ｘ１３ＥＣＨ，為數(shù)據(jù)包的頭；

格式字１：高８位用于芯片功率控制，０ｘ００表示正常工作模式；０ｘ５５表示低功耗模式。低８位的位功能（高有效）如表５所列；

表5 格式字1格式

表6 格式字2-6格式

格式字２～６：用于指定和表示芯片的壓縮數(shù)據(jù)率，具體如表６所列；

格式字７：該位在輸入數(shù)據(jù)包中不用，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將其設(shè)置為０ｘ００００；而在輸出數(shù)據(jù)包中表示誤碼率；

格式字８、９：不用，通常設(shè)置為０ｘ００００；

格式字１０：高８位用于控制和表示ＤＴＭＦ信號(hào)的幅度，范圍從３～－６０ｄＢｍ０（例如：０ｘ０３＝３，０ｘ００＝０，０ｘＣ４＝－６０）；低８位用于控制和檢測(cè)ＤＴＭＦ信號(hào)，所發(fā)出和檢測(cè)的信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的北美呼叫音。ＤＴＭＦ代碼見表７所列。

表7 DTMF代碼

表8 格式字11格式

格式字１１：高８位用于解碼器音量控制，其中０ｘ８０表示原音量，０ｘＦＦ為原音量的兩倍，小于０ｘ８０為減小音量；低８位的功能如表８所列。其中編碼／解碼選擇如下：００為編碼＋解碼；０１為編碼；１０為解碼；１１為不用；

格式字１２～２３：壓縮數(shù)據(jù)信息。根據(jù)數(shù)據(jù)率的不同，其數(shù)據(jù)位數(shù)也不相同。數(shù)據(jù)位數(shù)和壓縮數(shù)據(jù)率的關(guān)系如下：

位數(shù)＝壓縮數(shù)據(jù)率（ｂｐｓ）／５０（ｂｐｓ）

例如，在最低壓縮率為２ｋｂｐｓ時(shí)，數(shù)據(jù)位數(shù)為：

２０００／５０＝４０位。

３．２ 無格式

在無格式情況下，只需要發(fā)送數(shù)據(jù)位，但每秒會(huì)減少５０ｂｉｔ的數(shù)據(jù)（與有格式情況相比），因而會(huì)降低語音質(zhì)量。其每個(gè)字中包含的數(shù)據(jù)位數(shù)參見表２。每幀的字?jǐn)?shù)和壓縮數(shù)據(jù)率的關(guān)系如下：

字?jǐn)?shù)＝[壓縮數(shù)據(jù)率（ｂｐｓ）／５０（ｂｐｓ）]／位數(shù)

式中，所選的位數(shù)必須能被選擇的壓縮數(shù)據(jù)率整除。ＡＭＢＥ２０００串口時(shí)鐘速率最高為２．０４８ＭＨｚ。

圖1 用AMBE2000和AD73311構(gòu)成的語音采樣、壓縮、解壓縮的實(shí)用電路

４　應(yīng)用電路

圖１所示是用ＡＭＢＥ２０００和ＡＤ７３３１１構(gòu)成的語音采樣、壓縮、解壓縮實(shí)用電路，其中ＡＤ７３３１１是Ａ-ＤＩ公司的一種聲碼器芯片，它的采樣速率可以達(dá)到３２ｋＨｚ、１６位采樣數(shù)據(jù)，且具有較好的聲音質(zhì)量，因而可配合ＡＭＢＥ２０００使用，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。圖中，ＡＭＢＥ２０００選擇的管腳接法將壓縮率定義為２ｋｂｐｓ?同時(shí)電路設(shè)置在外部輸入時(shí)鐘模式，且回聲消除、語音激活、滑動(dòng)補(bǔ)償功能有效，其ＥＰＲ腳用來輸出數(shù)據(jù)包就緒指示信號(hào)。在電路上電正常工作以后，還可以通過軟件對(duì)ＡＭＢＥ２０００進(jìn)行重新設(shè)置，因此，ＡＭＢＥ２０００語音壓縮編解碼器應(yīng)用起來十分靈活。

５　結(jié)束語

語音通信在數(shù)字通信中占有十分重要的地位，通過本文所介紹的ＡＭＢＥ２０００和ＡＤ７３３１１所構(gòu)成的數(shù)據(jù)壓縮方法，不但可以節(jié)約存儲(chǔ)資源，而且能夠減小對(duì)通信帶寬的需求。因此，在某些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，ＡＭＢＥ２０００語音壓縮編解碼芯片有著十分廣闊的應(yīng)用前景。