单片机与DSP中的语音信号的A律编解码的DSP实现

摘要：本文介绍了G．711标准的A律压缩算法的基本原理，设计出了A律编解码的软件流程框图，在以TMS320VC5416为处理器的硬件开发平台上实现了语音信号的A律压缩解压算法，并给出了C54x的汇编语言程序。 　　0 引言 　　语言压缩技术既节省了存储时所占用的存储空间，又减少了传输时所占用的带宽，而快速发展的数字信号处理(DSP)技术使得实时实现各种复杂的语音压缩算法成为可能。 　　国际电信联盟(ITU)1972年制定出来的一套语音压缩标准称为G．7ll，主要用于公用电话网。它用脉冲编码调制(PCM)对语音信号采样，采样率为8kHz，比特率为64kb／s。该标准下主要有两种压缩算法，一 【正文】 语音信号的A律编解码是通信领域中常用的一种压缩技术，特别是在单片机和数字信号处理器（DSP）的应用中。A律压缩算法是G.711标准的一部分，该标准由国际电信联盟（ITU）在1971年制定，主要用于公共电话网络。A律算法的目标是通过压缩技术降低语音数据的传输和存储需求，同时保持可接受的音质。 A律编码是一种非线性的压缩方法，它通过13段折线对输入的12位PCM（脉冲编码调制）数据进行近似，以将其压缩到8位。这一过程涉及到对输入语音信号的对数压缩，其基本公式是： y = A * log(1 + (x / A)) 这里的x是归一化的输入语音信号，y是压缩后的输出信号，而A是一个压缩参数，通常取值为87.6。在实际应用中，由于直接实现这个连续曲线较为复杂，因此采用折线近似来简化计算。 在硬件实现方面，A律算法通常会集成在DSP系统中，例如使用TMS320VC5416 DSP芯片。这样的系统包括ADC（模数转换器）用于将模拟语音信号转换为数字信号，然后通过A律算法进行压缩。压缩后的数据存储在内部的DARAM中，或者解压后通过DAC（数模转换器）恢复为模拟信号，最终通过扬声器播放。 在软件设计阶段，A律算法的实现可以选择查表法或直接计算法。查表法速度快但需要较大的内存空间存储查表，而直接计算法则程序复杂但能节省内存。对于编码，程序会检查输入数据的符号位，并根据需要进行求补操作以减少量化误差。解压过程则是编码的逆操作，可能会添加额外的最低有效位以减小量化误差，但在此文的实现中，解压仍保持为12位的数据。 A律编解码在单片机和DSP中的实现涉及了信号处理的多个步骤，包括模拟到数字的转换、数据压缩、存储以及解压缩回模拟信号。这种技术在有限的存储和带宽条件下，有效地处理和传输语音信息，广泛应用于电话系统、VoIP通信和许多其他音频处理应用中。通过掌握和优化A律算法，我们可以提升系统的效率，同时保持良好的语音质量。