用AC4830xC和TCM38C17实现四路语音编解码系统

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用AC4830xC和TCM38C17实现四路语音编解码系统
摘要:AC4830xC-C是美国AudioCodes公司生产的语音专用芯片,它支持多种码率的语音编解码国际标准,同时可提供传真和数据中继功能。而TCM38C17则是美国TI公司的语音PCM编码芯片。文章介绍了两种芯片的基本性能及工作原理,并给出了一种基于这两种芯片设计的四路语音编解码系统的实现方案。

    关键词:AC4830xC-C;TCM38C17;语音编解码

1 引言

AC4830xC-C系列芯片是美国AudioCodes公司出品的一种语音专用芯片,它可以将PCM语音码流按照需要压缩成多种码率的语音信号,AC4830xC-C具有多通道语音传输功能,各通道的操作相互独立。该芯片在语音通信,特别是IP电话系统中具有广泛的应用。TCM38C17则可提供A律和U律两种不同的PCM编码功能,也具有四路相互独立的信道。本文主要介绍这两种语音芯片的基本性能和工作原理,并给出了基于这两种芯片实现四路语音编解码的系统设计方案。

2 AC4830xC-C的功能原理

AC4830xC-C系列器件中包含有AC48301C-C、AC48302C-C和AC48304C-C三种芯片,分别可提供1、2、4个语音通道,而且多通道芯片中的各通道可独立操作,互不干扰。AC4830xC-C的基本工作原理如图1所示。

在进行语音系统设计时,利用AC4830xC-C芯片可以将PCM语音码流根据实际需要压缩成如下多种码率的语音信号:

(1) G.711 PCM码率为64kbps;

(2) G.726 ADPCM 码率为16kbps~40kbps;

(3) G.727 E-ADPCM 码率为16~40kbps;

(4) G.729 CS-ACELP 码率为8.0kbps;

(5)G.723.1 MP-MLQ/ACELP码率为6.3/5.3kbps;

(6) NetCoder 码率为6.4kbps~9.6kbps。

在接收到语音PCM码流或者传真数据以后,AC4830xC-C首先进行输入增益控制和回波抵消,然后区分具体的业务类型是语音数据还是传真数据,如果是语音数据,则根据具体的要求对语音信号进行编码,并将编码后的数据通过主机接口送出;另一方面,AC4830xC-C也将从主机接口读入数据并加以判断,如果判断其为语音数据,就将其解码成PCM码流并通过PCM接口送出。

AC4830xC-C芯片必须有外围设备的支持才能正常工作。它提供了5个外部接口,即主机接口(HPI)、PCM接口、时钟接口、存储器以及I/O接口和仿真测试接口。AC4830xC-C的主机接口为8位并行接口,可用DSP通过主机接口控制AC4830xC-C?并与其交换数据。

AC4830xC-C的时钟控制部分包括连接在外部的晶体振荡器和内部时钟电路,其工作时钟一般由外部晶体振荡器的振荡频率和内部的PLL值决定。设计时,可以通过改变PLLMUL寄存器的值来改变其工作时钟。

此外,AC4830xC-C还提供了六种可供选择的工作时钟方式,但是要求其工作频率必须控制在98.304~100MHz之间。

3 TCM38C17的工作原理

TCM38C17是美国德州仪器公司(TI)生产的PCM语音编码芯片,它可提供模拟语音信号和PCM码流之间的相互转换功能,同时集成有A律和U律两种标准。此外,芯片本身还提供了增益控制等功能。该芯片将4路PCM芯片集成到了一起,相当于4片TCM29C13的功能。该器件在工作时,通常需要外部电路为其提供时钟信号PCMCLK、帧同步信号PCMFS以及每路语音的具体帧同步信号?其四路协同工作的工作时序如图2所示。

4 系统硬件设计

基于上述两芯片所提供的功能,下面给出一种四路语音编解码系统的实现方案,图3所示是其系统框图。

在该系统中,当信源发出的模拟语音信号经过TCM38C17实现PCM编码后,该PCM码流将经过AC4830xC-C压缩编码以形成需要的语音码流,然后通过DSP处理器进行控制、调频等后续处理,最终通过串/并转换器送出。另一方面,DSP会将从串/并转换器读入的数据通过主机接口写入AC4830xC-C,并由AC4830xC-C对语音码流进行解码以生成PCM码流,然后再经过TCM38C17恢复成模拟语音信号。由于AC4830xC-C只提供有一个帧同步信号,因此,本系统中使用了一个计数器来产生TCM38C17芯片所需要的其它三路帧同步信号。

5 系统软件设计

该系统软件主要用于对AC4830xC-C进行控制,AudioCodes公司规定了AC4830xC-C的操作方法,并提供了相应的初始化内核程序和工作程序。工作时,应该首先通过DSP对AC4830xC-C进行复位,复位成功后,首先写入内核程序,然后写入工作程序,最后再将这些程序通过AC4830xC-C的主机接口写入到AC4830xC-C。

在下载完工作程序之后,芯片即可开始工作,此时芯片处于初始化模式,其默认的编码码率为32kbps的ADPCM编码,设计者可以对每一路进行单独的模式设置,包括启用哪几路语音通道、调节每一个语音信号的幅度、根据具体的技术要求选择相应的语音编码方式等。AC4830xC-C每30ms读入一帧语音数据,每一帧语音数据均会被压缩编码成一个语音数据包。该数据包中包含有语音数据和编码方式的相关信息,而且传送数据时,这些编码信息也必须同时被传送到接收方。

6 结束语

AC4830xC-C是一个功能强大的语音信号处理专用芯片,它提供了多种语音编解码功能,操作也很方便。本文就是利用其和TCM38C17协同工作,构建了多路语音通信的编解码系统。相信在IP电话和多媒体通信领域,AC4830xC-C等芯片会得到越来越广泛的应用。

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