64 Kb/s的A律或μ律的對數(shù)壓擴PCM編碼在大容量的光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字微波系統(tǒng)中已得到廣泛應用，但由于占用較大的傳輸帶寬和具有復雜的成幀結(jié)構(gòu)。CVSD調(diào)制以其較低的應用難度、成本和編碼速率，較好的語音質(zhì)量廣泛應用于戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信、藍牙等無線語音傳輸領(lǐng)域。于是不同碼制的網(wǎng)絡之間的互連對兩種碼制之間的轉(zhuǎn)換提出了更高的要求。針對近年來FPGA、DSP技術(shù)的不斷發(fā)展，本文提出了一種滿足此需求的設計方案，以適應通信技術(shù)日新月異的發(fā)展。

　　1 多路數(shù)據(jù)信號的收發(fā)

　　1.1 McASP（Multichannel Audio Serial Port）

　　McASP是美國TI公司的DSP的一種接入接口。稱為復通道音頻接入接口。這是一種通用的音頻接入接口。采用的是時分復用的數(shù)據(jù)流形式。McASP使用IIS協(xié)議，也支持DIT協(xié)議。McASP包括發(fā)射與接收兩部分，它們可以使用不同時鐘，不同傳輸模式，工作完全獨立。發(fā)射和接受能夠工作在同步狀態(tài)，此外，McASP的管腳能被配置成通用I/O管腳。McASP使用相當靈活，能夠和音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC），數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC），編碼器，數(shù)字音頻接口接收器（DIR）等無縫直連。例如DIR接收，一個DIR接收器集成電路需要使用IIS輸出格式，并且和McASP接受部分相連。

　　McASP在C5000系列DSP（是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件）處理器基礎上新增加的一個專門用來實現(xiàn)多通道音頻應用的通用串行端口，它包括收/發(fā)兩個功能部件，二者問即可完全同步也可各自采用完全獨立的主時鐘、位時鐘和幀同步時鐘，具備不同的數(shù)據(jù)傳輸模式和位碼流格式。支持多種數(shù)據(jù)協(xié)議：I2S，S/PDIF，IEC60958－1，AES－3等格式碼流，支持時分復用（TDM碼流），多達32個通道進行收發(fā)傳輸?shù)淖珠L可以是8位/12位/16位/120位/24位/32位等。

　　1.2 多路數(shù)據(jù)收發(fā)的實現(xiàn)

　　1.2.1 TDM模式

　　TDM就是時分復用模式。時分復用是指一種通過不同信道或時隙中的交叉位脈沖，同時在同一個通信媒體上傳輸多個數(shù)字化數(shù)據(jù)、語音和視頻信號等的技術(shù)。電信中基本采用的信道帶寬為 DSO，其信道寬為 64 kbps。

　　本文討論的是音頻數(shù)據(jù)的傳輸，當MCASP工作于TDM格式時可以用于DSP和多個ADC及DAC直接相連接。數(shù)據(jù)的多路傳輸取決于每一收（發(fā)）幀多達32個時隙的傳輸模式。圖1顯示了6個SLOT的傳輸模式。

　　FPGA即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

　　TMS320C6713的多路數(shù)據(jù)輸出/輸入需經(jīng)過一個數(shù)據(jù)組合和分離的時序控制單元，這一任務由一塊FPGA完成，其功能是接收所有來自DSP的數(shù)據(jù)，將相同的時隙組合在一起后根據(jù)相應的連接設備的時序送出，同時將來自不同的設備的數(shù)據(jù)組合后以TDM的方式送入DSP，如圖2所示。

　　1.2.2 時鐘和幀同步

　　通過設置DSP的收發(fā)幀同步控制寄存器可以設置TDM的具體模式，而相應的位時鐘、幀同步時鐘可由編程控制由外部產(chǎn)生或直接由內(nèi)部產(chǎn)生，圖3是時鐘的相關(guān)控制關(guān)系。高頻時鐘AHCLKX可由高頻時鐘控制寄存器設置為內(nèi)部產(chǎn)生或外部輸入，ACLKX可由時鐘控制寄存器設置為內(nèi)部產(chǎn)生或外部輸入。如果采用內(nèi)部高頻時鐘，則由AUXCLK經(jīng)分頻后得到，分頻數(shù)值由高頻時鐘控制寄存器的0～11 b決定；高頻時鐘分頻后得到位時鐘，分頻數(shù)值由時鐘控制寄存器的0～4 b決定。

　　1．3 AD采樣和語音信號的回放

　　TLV320AIC23B是輸入輸出模擬音頻接口編解碼器，該編解碼器采用了Sigma-Delta技術(shù)進行數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并和McBSP直接相連，AIC23還提供了麥克風輸入、線性輸入、線性輸出和耳機輸出4個模擬接口。TLV320AIC23B的控制字可通過SPI方式或者I2C方式寫入。圖4是I2C方式控制字的讀寫時序圖。設定控制寄存器的工作方式后即可利用TLV320AIC23B對語音信號進行高的采樣和回放。

　　2 CVSD編解碼

　　CVSD也叫數(shù)字檢測音節(jié)壓擴增量調(diào)制，進入實用階段已有十多年的歷史。數(shù)字CVSD編譯碼器中音節(jié)平滑濾波器及編譯碼器中的主積分器的轉(zhuǎn)移函數(shù)如下：

　　音節(jié)平滑濾波器：

　　編碼器雙積分器：

　　譯碼器主積分器：

　　圖5是編譯碼器的流程圖。對上述公式做Z的反變換可以得到三個差分方程，按照相應的差分方程實現(xiàn)相應的編解碼器代碼編寫。

　　3 PCM碼與CVSD碼的轉(zhuǎn)換

　　PcM中文稱脈碼調(diào)制，這一概念為數(shù)字通信奠定了基礎，60年代它開始應用于市內(nèi)電話網(wǎng)以擴充容量，使已有音頻電纜的大部分芯線的傳輸容量擴大24～48倍。到70年代中、末期，各國相繼把脈碼調(diào)制成功地應用于同軸電纜通信、微波接力通信、衛(wèi)星通信和光纖通信等中、大容量傳輸系統(tǒng)。80年代初，脈碼調(diào)制已用于市話中繼傳輸和大容量干線傳輸以及數(shù)字程控交換機，并在用戶話機中采用。

　　PcM碼采樣頻率是8 kHz，CVSD編碼的采樣頻率是16 kHz，把PCM碼轉(zhuǎn)化為CVSD碼先要把PCM碼轉(zhuǎn)換成線性PCM，然后加2倍內(nèi)插低通濾波器以使采樣頻率從8 kHz變換到16 kHz，之后送入CVSD編碼器生成16 Kb/s的CVSD碼；CVSD碼轉(zhuǎn)化成PCM碼則是一個相反的過程，即將CVSD碼送入譯碼器即可得到線性的PCM碼，與此時的PCM碼相對應的采樣頻率為16 kHz，而不是8 kHz。為使采樣頻率從16 kHz變換到8 kHz，需要加2倍抽取低通濾波器，把線性PCM變換成A律PCM。而濾波器可以選擇FIR濾波器。

　　4 結(jié) 語

　　本文提出的多路音頻數(shù)據(jù)的輸入/輸出設計，利用了6000系列DSP的高速數(shù)據(jù)處理功能，同時處理多路數(shù)據(jù)的CVSD編解碼、PCM碼與CVSD碼的相互轉(zhuǎn)換，對于不同碼制的網(wǎng)絡之間的互連具有重要的應用意義。