實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音壓縮算法的高速硬件平臺(tái)

作者：時(shí)間：2009-12-17 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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　　固件程序由以下文件組成[5]：
　　FX2.h共同的FX2常數(shù)、宏、數(shù)據(jù)類(lèi)型以及函數(shù)庫(kù)內(nèi)庫(kù)函數(shù)的原型框架。
　　FX2regs.h FX2寄存器的聲明及位屏蔽常數(shù)
　　Fw.c 框架源代碼
　　Ti6713HPI2cy13.c 用戶函數(shù)掛鉤的相關(guān)定義
　　Gpif.c 由GPIF_Designer生成，用以匹配HPIC、HPIA、HPID時(shí)序
　　Dscr.a51 USB描述符表的范例
　　Ezusb.libEZ-USB函數(shù)庫(kù)目標(biāo)代碼
　　USBJmpTb.OBJUSB中斷向量表和GPIF中斷源
　　其中Fw.c、Ti6713HPI2cy13.c和Gpif.c是固件程序的核心內(nèi)容。
　　在Fw.c中主要包括任務(wù)分配器(TD)函數(shù)和設(shè)備請(qǐng)求(DR)函數(shù)。Ti6713HPI2cy13.c中定義這些關(guān)鍵函數(shù)。Gpif.c由GPIF_Designer生成，本設(shè)計(jì)將GPIF_Designer的4組波形分別定義為：第一半字寫(xiě)、第二半字寫(xiě)、FIFO寫(xiě)和FIFO讀。其中前兩組波形配合任務(wù)分配器函數(shù)TD_Poll()完成DSP中寄存器HPIC和HPIA的寫(xiě)，后兩組波形配合TD_Poll()完成自增模式下HPID的讀寫(xiě)。波形的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格遵守HPI總線訪問(wèn)時(shí)序。
在TD_Init()中設(shè)置整體狀態(tài)變量的初始值并規(guī)定各種端點(diǎn)資源的使用(包含中斷)以及配置外圍接口的輸入輸出。為匹配HPI通信所需數(shù)據(jù)總線寬度，寄存器EPxFIFOCFG中 WORDWIDE位置1。PORTB配置為FD[7:0]，PORTD配置為FD[15:8]。為了達(dá)到最大的USB2.0帶寬，設(shè)計(jì)中將AUTOOUT/AUTOIN位置1。主機(jī)與主控制器被直接連接，CPU被旁路，OUT FIFO自動(dòng)從主機(jī)提交到FIFO。
　　TD_Init()定義中的程序片段：
　　……
　　EP2CFG=0xA0；　　//端點(diǎn)2可用、輸出、數(shù)據(jù)流、512 B、
　　　　　　　　　　　　//4倍緩沖模式
　　SYNCDELAY；
　　EP4CFG=0x00；　　//端點(diǎn)4不可用
　　SYNCDELAY；
　　EP6CFG=0xE0；　　//端點(diǎn)2可用、輸入、數(shù)據(jù)流、512 B、4倍緩沖模式
　　SYNCDELAY；
　　EP8CFG=0x00；　　//端點(diǎn)8不可用
　　SYNCDELAY；
　　FIFORESET=0x80；　//暫不接受主機(jī)請(qǐng)求
　　SYNCDELAY；
　　FIFORESET=0x02；　//將EP2 FIFO恢復(fù)為缺省狀態(tài)
　　SYNCDELAY；
　　FIFORESET=0x06；　//將EP6 FIFO恢復(fù)為缺省狀態(tài)
　　SYNCDELAY；
　　FIFORESET=0x00；　　//重新開(kāi)放主機(jī)請(qǐng)求
　　SYNCDELAY；
　　EP2FIFOCFG=0x01；　//
　　SYNCDELAY；
　　EP2FIFOCFG=0x11；　　//數(shù)據(jù)寬度16 bit、AUTOOUT模式
　　SYNCDELAY；
　　EP6FIFOCFG=0x09；　　//數(shù)據(jù)寬度16 bit、AUTOIN模式
　　SYNCDELAY；
　　……
　　TD_Poll()中最核心部分在于完成寫(xiě)HPIC寄存器、寫(xiě)HPIA寄存器、以自增模式讀寫(xiě)HPID。
　　(1)寫(xiě)HPIC寄存器。
　　EP0BCL=0；　　　　　//激活EP0緩沖器以接收主機(jī)的下一個(gè)請(qǐng)求
　　while(EP01STAT bmEP0BSY)；//等待EP0空閑可用
　　while(!HPI_RDY)；　　//等待HPI準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)
　　IOA=bmHPIC；　　　　//PA2、PA3選通HPIC
　　GPIFWFSELECT=0xB9；　　//選擇寫(xiě)入第一個(gè)半字的GPIF波形
　　GPIF_SingleByteWrite(EP0BUF[0]，EP0BUF[1])；
　　　　　　　　　　　　　　　　//寫(xiě)入一個(gè)16 bit半字
　　其中GPIF_SingleByteWrite()定義為：
　　void GPIF_SingleByteWrite(BYTE gdatah，BYTE gdatal)
　　{
　　　while( !(GPIFTRIG 0x80) ) {；}　//輪詢(xún)GPIFTRIG.7
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//Done位查看上一次事務(wù)是否完成
　　XGPIFSGLDATLX=gdatal；　//高8位寫(xiě)入XGPIFSGLDATLX
　　XGPIFSGLDATH=gdatah；　//低8位寫(xiě)入XGPIFSGLDATH
　　}
　　對(duì)于16位模式，把高8位寫(xiě)入XGPIFSGLDATLX，低8位寫(xiě)入XGPIFSGLDATH就可以自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)單向?qū)懯聞?wù)。當(dāng)這個(gè)事務(wù)完成時(shí)，GPIFTRIG.7 Done置1，觸發(fā)GPIFdone中斷，68013使XGPIFSGLDATLX和XGPIFSGLDATH中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在16位數(shù)據(jù)總線FD[15:0]上。
　　(2)寫(xiě)HPIA寄存器。
　　與寫(xiě)HPIC基本相同，只是將IOA=bmHPIA，使PA2、PA3選通HPIA。
　　(3)自增模式下寫(xiě)HPID。
　　if(GPIFTRIG 0x80)　　　　　　//檢查當(dāng)前GIPF是否空閑
　　{
　　if (!(EP24FIFOFLGS 0x02 ) )　　//檢查外圍是否有
　　　　　　　　　　　　　　　　　　//數(shù)據(jù)等待傳入EP2，EP2非空
　　{
　　IOA=bmHPID_AUTO；　　　　　//PA2、PA3選通自增模式HPID
　　while(!HPI_RDY)；　　　　　　　//等待HPI準(zhǔn)備好傳輸數(shù)據(jù)
　　SYNCDELAY；
　　GPIFTCB1=EP2FIFOBCH；
　　SYNCDELAY；
　　GPIFTCB0=EP2FIFOBCL；　　　//將EP2FIFO中字節(jié)數(shù)設(shè)置為T(mén)C的值
　　SYNCDELAY；
　　GPIFTRIG=GPIF_EP2；　　　　　//寫(xiě)寄存器GPIFTRIG觸發(fā) EP2 OUT事務(wù)
　　SYNCDELAY；
　　while( !( GPIFTRIG 0x80 ) )；　　//等待本次事務(wù)處理完畢
　　SYNCDELAY；
　 }
　　}
　　(4)自增模式下讀HPID。
　　與自增模式下寫(xiě)HPID寫(xiě)過(guò)程基本相同。不同點(diǎn)在于：事務(wù)計(jì)數(shù)器的值不是端點(diǎn)6中字節(jié)的個(gè)數(shù)，而是應(yīng)當(dāng)由主機(jī)方通過(guò)控制端點(diǎn)EP0告知FX2；讀EP6前要檢查EP6 FIFO非滿，觸發(fā)時(shí)將GPIFTRIG設(shè)置成EP6IN。
3.1.2 固件代碼的存儲(chǔ)位置
　　本設(shè)計(jì)將固件代碼存在主機(jī)中，設(shè)備上電以后由下面要介紹的驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒐碳螺d到FX2片內(nèi)RAM后執(zhí)行，這一過(guò)程也就是重枚舉。這種方法便于系統(tǒng)的調(diào)試和升級(jí)，用戶可以根據(jù)自己的需要將相應(yīng)驅(qū)動(dòng)下載到PC上，從而使設(shè)備呈現(xiàn)出不同的屬性功能，并可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浬?jí)。這種方法對(duì)片外EEPROM或ROM的存儲(chǔ)空間要求很低，便于實(shí)現(xiàn)，使用靈活。
　　另外還可以把固件代碼固化到一片EEPROM中，上電后FX2通過(guò)I2C總線下載到片內(nèi)RAM后執(zhí)行；或者把程序固化到一片ROM中充當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器，連接到FX2總線上。
3.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供用戶訪問(wèn)設(shè)備的接口。EZ-USB系列芯片都具有通過(guò)下載固件和重枚舉的方式來(lái)動(dòng)態(tài)改變?cè)O(shè)備特性的能力，這就需要一個(gè)特殊的具有下載固件并完成設(shè)備重枚舉功能的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，也可以叫做固件下載驅(qū)動(dòng)程序。Cypress公司發(fā)布的EZ-USB軟件開(kāi)發(fā)包中提供了一個(gè)固件下載驅(qū)動(dòng)程序的模版，即EZ-LoaderDriver。通過(guò)它可以方便地將自己的固件程序嵌入固件下載驅(qū)動(dòng)程序。主要步驟包括：(1)設(shè)定固件下載前后兩次枚舉的不同VID和PID；(2)修改ezloader中source文件的目標(biāo)名稱(chēng)；(3)修改Dscr.a51中的VID、PID；(4)利用ezloader提供的工具將用Keil編寫(xiě)固件所生成的.hex文件轉(zhuǎn)換成.sys文件；(5)編寫(xiě)與.sys文件相對(duì)應(yīng)的安裝信息文件(.inf)；(6)修改EEPROM，將VID、PID寫(xiě)入，并設(shè)置成C0引導(dǎo)加載模式。
3.3 主機(jī)應(yīng)用程序
　　為提高開(kāi)發(fā)速度，本設(shè)計(jì)的主機(jī)應(yīng)用程序在Cypress公司提供的USB Control Pane的基礎(chǔ)上加以修改，增添了讀取存儲(chǔ)和分析音頻文件(主要是.wav文件)的功能。
3.4 DSP數(shù)據(jù)處理程序
　　將G.723.1公布的低碼率語(yǔ)音壓縮算法以C與匯編混合編程的方法[4]移植到TMS320C6713，并加以調(diào)整優(yōu)化。
　　本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)旨在為G.723.1以及G.729等常用的低碼率語(yǔ)音壓縮標(biāo)準(zhǔn)提供運(yùn)行及測(cè)試的硬件平臺(tái)。DSP系統(tǒng)中的程序采用C與匯編混合編程的方法。實(shí)驗(yàn)表明，USB的數(shù)據(jù)帶寬完全可以滿足多路音頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的要求，并具有良好的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，能夠達(dá)到所要求的通信質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)較為完善的語(yǔ)音編解碼系統(tǒng)。