试议对讲机中语音编码

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一、数字对讲机系统的语音处理模块

根据数字对讲机的特点，它的设计系统由四部分组成，其中最重要的是语音处理模块的设计。它的设计原理是采用微处理器ARM单片机接收数据和编码、解码等工作，语音编码数据由DVSIAMBE+2DSP芯片进行处理，微处理器ARM在处理数据时，采用TDD帧方式封装和控制数据，使输入和输出处接口设置定时器，可以接收与发送模式转换进行控制。

1.语音处理模块的设计思路语音处理模块将模拟信号转化为PCM数字信号，数字信号由DSP芯片进行语音压缩编码，使输入的数字信号转化为语音，便于在一定的信道内传输更多的信息，既能节约无线信道宽带，还能提高系统的抗干扰能力，使无线传输距离更强。语音编码的算法采用电信推出的DPMR的语音压缩编码方式进行。该算法在波形编码和参数编码的基础上，结合预测编码，采用矢量量化和合成分析的技术方法，对源代码进行了优化，使语音处理控制在100ms以下，能够满足无线语音通信的功能。在8kbps传输码率下，提高了话音质量，具有较短的时延性。和以往的编码方式相比，编码更简单，是目前无线通信方式中最理想的语音压缩编码方式。下面介绍一下源代码优化的具体方法。

（1）改进了自适应码的搜索方法。改变语音数据帧中的原来80个采样点为40个偶数点，优化了开环基音搜索算法。

（2）改进了固定码的搜索方法。优化了码书搜索，使原来的8个循环优化为3个多层循环搜索法。

（3）对程序设计进行优化。对没有必要的溢出保护去除掉，大量的基本运算用宏进行定义，这样可以提高程序的执行效率。在完成以上三步的优化后，再用CCS的优化器进行优化，大大提升了编译后的代码容量，速度也加快，语音处理的延时速度更快，降低到10ms以下。

2.DSP芯片介绍以及编、解码的算法在选择DSP芯片时，选用的是CMX618处理芯片，它是最新改进的芯片，它的最大特点是具有两个算数乘法器，四个累加器，两个算术逻辑部件，算数乘法器采用的是17bit×17bit的，算术逻辑部件采用的是40位和16位的各一个，它的运算速度可高达400MPS，大大增强了芯片的运算能力。这种芯片的DMA接口具有6个通道，它具有USB全速接口和I2C接口，还具有一个64KBytes的DRAM控制器和一个192KBytes的SDRAM；它具有多通道缓冲串口，能够提供3个McBSP串口，使芯片之间的数据交换效率提高了几倍。它的外部存储器具有更佳高效的接口，便于与外部设备的连接，使连接更紧密，同时还能够扩大DSP的外部存储器空间，大大满足了系统的要求。通过阐述以上各种芯片的优点，使TDD数字对讲机实现了语音压缩编码的功能。SDRAM扩展了容量，改进为128K×16bit，FLASH的存储空间也扩展为512K×16bit的片外存储器，使得语音缓存数据不再占有更多的内存储空间，上电复位后，便于程序的加载，使外部存储器和C5509A的连接更佳紧密无缝。CMX618的编码速率高达8kb/s，它的编码算法是共轭结构的代数码激励线性预测。

当它工作时，CMX618芯片的编码算法采用如下的办法：A/D首先转换为PCM码，PCM码是16位的，它再通过McBSP0口发送至双缓冲区，发送的方式采用DMA的方式，接收缓冲区每接收一个PCM码就会发生一次DMA操作。当接收到80个PCM码时，已经发生了80次DMA操作，最终导致CPU中断，这80个PCM码被称为一帧，当传至G729A时，主程序被压缩进行编码，编完码后数据自动存入McSSP1口，继续发送至缓冲区，McBSP0继续采集新的数据。就这样反复的采集数据，触发CPU中断，采集到的数据再被发送出去。解码的过程正好和编码的过程相反，首先通过McBSP1口接收比特流，接收的方式和发送的方式一样都以DMA的方式，由CMX618主程序进行解码，然后输出采集数据，发送至McBSP0口的发送缓冲区，最终发送至A/D口，最后转换成语音模拟信号。

二、结束语

通过以ARMDSP芯片为基础讲解了对讲机是如何进行编、解码的过程，该对讲机具有强大的逻辑运算功能，能够进行语音的压缩和编解码功能。本对讲机功耗低，具有可扩展性和高信噪比，应用于短距离无线语音传输的领域，成本低，好控制，在工业生产和商业活动中起着重要作用。

作者：张翎影单位：东南大学