单片机与DSP中的按G.723标准设计的数字录音系统
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2020-12-10
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单片机与单片机与DSP中的按中的按G.723标准设计的数字录音系统标准设计的数字录音系统
摘要：介绍了一个按G.723标准设计的数字录音系统，该系统以ADSP-2181数字信号处理器为核心，采用大容
量的闪速存储器（Flash RAM）作为数字语音数据存储器。试验表明，该系统具有良好的实用价值。 关键词：
G.723标准 数字录音机 ADSP-2181 语音数字处理 随着数字化技术的迅速发展，语音信号数字处理技术的不断
成熟[1]，可编程器件和功能强大的数字信号处理器（DSP）的广泛应用，传统的模拟音像设备大量地被各种数
字设备所代替。然而，便携式的录音设备仍以各种模拟媒质为主，如常用的磁带录音机。如果要将其录音以数
字形式的数据保存，则应将其模拟录音信号变换成数字形式的数据，这就给原
摘要：摘要：介绍了一个按G.723标准设计的数字录音系统，该系统以ADSP-2181数字信号处理器为核心，采用大容量的闪速存储
器（Flash RAM）作为数字语音数据存储器。试验表明，该系统具有良好的实用价值。
关键词：关键词：G.723标准 数字录音机 ADSP-2181 语音数字处理
随着数字化技术的迅速发展，语音信号数字处理技术的不断成熟[1]，可编程器件和功能强大的数字信号处理器（DSP）
的广泛应用，传统的模拟音像设备大量地被各种数字设备所代替。然而，便携式的录音设备仍以各种模拟媒质为主，如常用的
磁带录音机。如果要将其录音以数字形式的数据保存，则应将其模拟录音信号变换成数字形式的数据，这就给原始数据的保存
带来诸多不便。因此，笔者按G.723标准设计了一种数字录音机，它以ADSP-2181作为语音处理器和系统控制器，取消了普
通录音机的机械部分和磁带，以大容量的闪速存储器(Flash RAM)作为数字语音数据存储器。该样机体积很小，录音时间长，
没有机械噪声及机械故障，很有实用价值。
1 G.723标准简介和系统结构框图标准简介和系统结构框图
1.1 G.723标准简介
G.723是ITU-T在1996年制订成型的一种多媒体语音编解码标准。其典型应用包括IP电话服务、H.324视频电话、无线电
话、数字卫星系统、数电倍增设备(DCME)、公共交换电话网（PSTN）、ISDN及各种多媒体语音信息产品。G.723标准传输
码率有5.3kb/s和6.3kb/s两种，在编程过程中可随时切换。该标准主要包含了编码算法和解码算法。原理是：从采集的语音信
号中解析出声道模型参数，构造一个合成滤波器，采用合适的激励源激励，编码传输的参数主要是激励源与合成滤波器的参
数。5.3kb/s的编码器采用代数码线预测激励（ACELP）；6.3kb/s的编码器则采用多脉冲最大似然量化(MP-MLQ)激励。根据
传输编码参数，可重构激励源与合成滤波器进行解码，还原出来的数字语音信号经D/A转换器转换成模拟语音信号。关于
G.723的编码和解码的详细说明见参考文献[2]。
G.723算法对语音信号有很好的编解码效果，同时也可处理音乐和其它声音信号，典型输入是64kb/s（8k×8）或
128kb/s(8k×16)的A律或μ律的PCM采样语音信号。每次处理一帧语音信号，每帧240个采样点（30ms）。在5.3kb/s的码率
下，每帧语音被压缩成20个字节传输；在6.3kb/s的码率下，每帧语音被压缩成24个字节传输。
1.2 数字录音系统的结构框图
系统框图主要由图1所示的五部分组成。AD73311用来进行A/D和D/A转换，它集成了模/数和数/模转换功能，而且可编程
控制，使用极其方便；ADSP-2181为系统的核心数字处理器[3]，时钟频率为33MHz，其功能强大；KM29N32000为闪速存储
器（Flash RAM），用来存储已压缩的语音数据；AT27C010（EPROM）用来存放控制ADSP-2181工作的程序；LCD用来显
示系统当前的工作状态。
系统的工作流程是：模拟语音信号经AD73311采样并经A律或μ律压缩后转换成PCM数据，通过ADSP-2181的串行口送到
ADSP-2181，ADSP-2181再将数据进行编码和压缩后送到闪速存储器KM29N32000中存储起来；录音回放时，从
KM29N32000读取压缩数据，送回ADSP-2181进行解码，再送到AD73311进行D/A转换，输出模拟语音信号。整个过程都是
由存放在AT27C010中的DSP程序控制，有条不絮地工作。LCD显示系统当前的工作状态。
2 系统各主要部分的原理与接口系统各主要部分的原理与接口
2.1 AD73311与ADSP-2181的接口电路及编程控制
2.1.1 AD73311与ADSP-2181的接口电路
AD73311具有A/D和D/A转换功能，采样频率为8kHz～64kHz，可以编程控制，采样字长为16位。AD73311具有大信噪
比、输入输出增益可编程控制、低工作电压(2.7～5.5V),并且一片两用的特点，是一种很受欢迎的芯片。AD73311与ADSP-
2181的接口电路如图2所示。
AD73311完成模拟语音信号的采集和数字语音信号的回放工作。从图2中看出，信号从VIN处输入，在VOUT处输出回放
语音信号。VIN处接麦克风，VOUT处接扬声器。与ADSP-2181的通信通过串口进行，从SDO引脚向ADSP-2181输出数据，
从SDI引脚接收ADSP-2181数据，发送和接收可同时进行。时钟信号由ADSP-2181的SLCK引脚接入。
编程时必须先初始化AD73311的工作状态，依次设定采样率、输入输出增益、提前时间等，再让其工作在数据传输模式
下就可正常工作。AD73311进入数据传输模式后一直进行A/D或D/A转换。在编程控制中，应让ADSP-2181的串口一直工作在
接收中断方式，这样可使数据发送与接收的速率保持一致。要改变工作模式可将其RESET引脚置低，再置高，这样就可重新
设定了。
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