基于CPCI总线的语音传输设计

一、引言

语音传输是移动通信的基本功能之一，考虑到语音传输的实时性和大数据量需求，我们采用PCI总线作为传输接口。但是由于PCI接口其本身的特性是只适合在比较稳定、理想的环境中应用，而在环境比较恶劣，尤其是在机载、舰载、车载设备方面，由于PCI接口不牢固，容易脱落、断裂造成整个设备的失效或者物理损坏的缺点，为了提高接口的可靠性，我们采用Compact PCI接口进行数据传输。本文基于声码器AmBE—2000设计并实现了一个语音传输系统，该系统具有设计简便、语音编码速率可变、音质优、接口灵活、工作电压低、功耗小等诸多优点，还可广泛移植于卫星通信、短波、微波通信和语音保密通信等场合。

P1)之间交换。AD73311有编程模式和数据模式两种工作模式,芯片复位之后处于默认的编程模式,这时可以通过串口往芯片内的控制寄存器写控制字,设定工作状态。设定完成后,还要写“进入数据模式”的命令,以进行正常的数据交换。TMS320C6205、AMBE-2000与AD73311的逻辑连接如图2所示。

五、系统的软件设计与实现

系统的软件设计与实现主要是对TMS320C6205进行编程。首先进行DSP的初始化,其中包括McBSP1的初始化,然后对AMBE-2000、AD73311进行复位,即在复位的200ms内AMBE-2000将自行完成工作状态的设置,DSP的控制命令通过AMBE-2000自动对AD73311进行初始化。此时,DSP应该禁止所有的中断,以免扰乱时序,造成配置错误或者不成功,导致整个系统的失败。经初始化设定采样速率、输入和输出增益,然后进入数据模式,最后进入空循环,等待DSP的串口中断,在串口中断中完成数据的交换。其中对AMBE-2000的初始化可以采用硬件或者软件的方式。AMBE-2000在复位后,首先从芯片管脚读取配置信息进行初始化,但还允许用户在普通数据帧中使用控制字的方式设置。为了系统能根据需要很方便地对语音速率和FEC速率进行改变,实现可变速率的语音通信,设计中采用软件配置的方式。

(一)AMBE-2000编码及DSP取数

当主循环接收到McBPS1接收中断后,跳入相应的中断服务程序,完成与AMBE-2000的数据交换。考虑到AMBE-2000的编码数据包有一个帧头0x13EC,所以在McBSP1接收中断通过匹配帧头来定位有效数据。另外,第2-6个字为压缩数据率特征字,在特定的数据率下,这5个字也是确定的。比如,在压缩数据率为9.6Kbps(3.6Kbps语音数据+6.0Kbps前向纠错)时,第2-6个字分别为:0x5048、0x000e、0x4010、0x6a2e、0x65c0,所以可以采用多帧头匹配的方法来提高有效数据定位的可靠性。9.6Kbps的压缩数据率下,有效数据为每帧的第12-23个字。DSP取数流程如图3所示。

(二)DSP送数及AMBE-2000解码

解码时,AMBE-2000要求DSP每20ms主动向其提供一包数据。这里由定时器产生一个周期为20ms的中断(/INT1),DSP在这个中断中将指针置零并打开发送串口,在串口中断中按照解码帧格式向AMBE-2000送数。前12次串口中断发送帧头、控制字,可以改变AMBE-2000的工作状态;第13-24次中断中依次发送解调数据;第24次中断还需关闭发送串口。DSP送数流程如图4所示。

(三)DSP与PCI总线接口程序设计

DSP、PCI主机之间数据通信采用中断方式进行。数据发起方先写数据,设置命名寄存器,清除状态寄存器响应状态,设置相应中断,检查数据传输是否完成;数据接收方响应中断,读命令,读数据,设置响应状态。语音处理中断服务程序流程如图5所示。

六、结论

在测试试验中,基于CPCI总线接口的语音传输模块在环境恶劣的舰载、车载和机载环境中不仅结构牢固,并且能够保证语音传输的实时性和准确性。不仅语音效果好,电路设计简单,而且能够适应多种数据速率,以及功耗低的优点。使用AMBE-2000构成的数据压缩方法,不但可以节约存储资源,而且能够减小对通信带宽的需求。AMBE-2000声码器在低速率和较强背景噪声下仍具有比较好的语音质量和较高的自然度,从而使其在车、船、机载移动卫星语音通信系统中得到广泛应用。

参考文献:

[1]CompactPCI Specification PICMG2.0 R3.0. October.1,1999.

[2]AMBE-2000 Vocoder Chip User"s Manual Version 4.4,Digital Voice Systems,Inc,2005.

[3]TMS320C6205 Datasheet SPRS106G−October 1999−Revised July 2006.

[4]AD73311 Datasheet,Analog Devices,Inc,1998.

作者简介:

胡小文(1978-),男,工程师,主要从事宽带数据链的研究。