1203030307_dsp语音信号压缩A律
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DSP课程设计报告
摘 要
本文简要阐述了语音信号压缩A律的基本原理，可以将高位的数据压缩成低位的数据，它适用于声音信号的播放和传输系统，在设计中借助MATLAB信号处理工具箱FDAtool工具设计了语音信号压缩系数，然后在CCS中以TMS320C55x芯片的汇编语言编程实现了该语音信号压缩。利用MATLAB设计语音信号压缩，可以随时对比设计要求和语音信号压缩特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于语音信号压缩设计的最优化。另外文中还介绍CCS开发环境。文中所给程序已经经过软件仿真验证，所设计的语音信号压缩符合设计要求。
关键词：DSP；语音信号压缩；MATLAB；Code Composer Studio(CCS)；TMS320C55x
DSP课程设计报告
目 录
1 语音信号压缩A律设计任务及目的 ............................. 1
1.1 语音信号压缩A律设计任务 ................................... 1
1.2语音信号压缩A律设计目的 ................................... 1
2 TMS320C55X的硬件结构 ..................................................................................................................... 1
2.1 C55X的CPU体系结构 ................................................................................. 1
2.2 指令缓冲单元（I） ...................................................................................... 2
2.3 程序流程单元（P） ...................................................................................... 2
2.4 地址程序单元（A） ...................................................................................... 2
2.5 数据计算单元（D） ...................................................................................... 3
4 语音信号压缩（A律）原理 ......................................................................... 3
5 CCS概述 ......................................................................................................... 6
6语音信号压缩（A律）软件实现 .................................................................. 7
6.1 软件实现步骤 ............................................................................................................................... 7
6.1.1软件程序 .................................................................................................................... 7
6.1.2实现步骤 ................................................................................................................. 10
6.1.2运行并观察结果 ..................................................................................................... 11
6.2结果分析 ........................................................................................................................................ 12
7 结论 .............................................................................................................. 12
8参考文献 ....................................................................................................... 12
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1 1 语音信号压缩A律设计任务及目的
1.1 语音信号压缩A律设计任务
（1）完成语音信号采集；
（2）对语音信号进行A律压缩；
（3）传输压缩后的信号；
1.2 语音信号压缩A律设计目的
本设计的目的在于通过使用DSP的程序设计完成对语音信号的压缩，既可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。进行程序的设计，并在CCS软件环境下进行调试，同时也加深学生对数字信号处理器的常用指标和设计过程的理解。
2 TMS320C55X的硬件结构
2.1 C55X的CPU体系结构
C55X有1条32位的程序数据总线（PB），5条16位数据总线（BB、CB、DB、EB、FB）和1条24位的程序地址总线及5条23位地址总线，这些总线分别与CPU相连。总线通过存储单元接口（M）与外部程序总线和数据总线相连，实现CPU对外部存储器的访问。这种并行的多总线结构，使CPU能在一个CPU周期内完成1次32位程序代码读、3次16位数据读和两次16位数据写。C55X根据功能的不同将CPU分为4个单元，指令缓冲单元（I）、程序流程单元（P）、地址流程单元（A）、和数据计算单元（D）。
读程序地址总线（PDA）上传送24位的程序代码地址，由读程序总线（PB）将32位的程序代码送入指令缓冲单元进行译码。 DSP课程设计报告
2 2.2 指令缓冲单元（I）
C55X的指令缓冲单元有指令缓冲队列IBQ和指令译码器组成。在每个CPU周期内，I单元将从程序数据接收的4B程序代码放入指令缓冲队列，指令译码器从队列中取6B程序代码，根据指令的长度可对8位、16位、24位、32位和48位的变长指令进行译码，然后把译码数据送入P单元、A单元和D单元去执行。
2.3 程序流程单元（P）
程序流程单元有程序地址产生电路和寄存器组凑成。程序流程单元产生所有程序空间的地址，并控制指令的读取顺序。
程序地址产生逻辑电路的任务是产生读取空间的24位地址。一般情况下，它产生的是连续地址，如果指令要求读取非连续地址的程序代码时，程序地址产生逻辑电路能够接收来自I单元的立即数和来自D单元的寄存器值，并将产生的地址传送到PAB。
在P单元中使用的寄存器分为5种类型。
程序流寄存器：包括程序计数器、返回地址寄存器和控制流程关系寄存器。
块重复寄存器：包括块重复寄存器0和1（BRC0、BRC1）BRC1的保存寄存器(BRS1)、块重复起始地址寄存器0和1以及块重复结束地址寄存器0和1。
单重复寄存器：包括单重复寄存器和计算单重复寄存器。
中断寄存器：包括中断标志寄存器0和1、中断使能寄存器0和1以及调试中断使能寄存器0和1。
状态奇存期：包括状态寄存器0，1，2和3。
2.4 地址程序单元（A）
地址程序单元包括数据地址产生电路、算术逻辑电路和寄存器组构成。
数据地址产生电路能够接收来自I单元的立即数和来自A单元的寄存器产生读取数据空间的地址。对于使用间接寻址模式的指令，有P单元向DAGEN说明采用的寻址模式。
A单元包括一个16位的算术逻辑单元，它既可以接收来自I单元的立即数也可以与存储器、I/O空间、A单元寄存器、D单元寄存器和P单元寄存器进行双向通信。 DSP课程设计报告
3 A单元包括的寄存器有以下几种类型。
数据页寄存器：包括数据页寄存器和接口数据页寄存器；
指针：包括系数数据指针寄存器、堆栈针寄存器和8个辅助寄存器；
循环缓冲寄存器:包括循环缓冲大小寄存器、循环缓冲起始地址寄存器;
临时寄存器：包括临时寄存器。
2.5 数据计算单元（D）
数据计算单元由移位器、算数逻辑电路、乘法累加器和寄存器组构成。D单元包含了CPU的主要运算部件。
D单元移位器能够接收来自I单元的立即数，能够与存储器、I/O单元、A单元寄存器、D单元寄存器和P单元寄存器进行双向通信，此外，还可以向D单元的ALU和A单元的ALU提供移位后的数据。移位可以完成以下操作：对40位的累加器可以完成向左最多32位的移位操作，移位数乐意从零食寄存器读取或由指令中的常数提供；对于16位寄存器、存储器或I/O空间数据可完成左移31位或32位的移位操作；对于16位立即数可完成向左移最多15位的移位操作。
4 语音信号压缩（A律）原理
PCM（Pulse Code Modulation）编码即脉冲编码调制，也就是将模拟信号转换为数码，然后再转换成二进制数字信号的方法。几种常见的二进制编码格式如下：
量化电平 自然二进制 偏移二进制 2补码 反射二进制 折叠二进制
＋7 111 1111 0111 1000 0111
＋6 110 1110 0110 1001 0110
＋5 101 1101 0101 1011 0101
＋4 100 1100 0100 1010 0100
＋3 011 1011 0011 1110 0011
＋2 010 1010 0010 1111 0010
