DSP课程设计
实 验 报 告
语音压缩、存储与回放
目录
一. 设计任务书 .............................................................................................................................. 1
1. 设计概述 ............................................................................................................................. 1
二. 三.
四.
五.
六. 七.
2. 设计目的 ............................................................................................................................. 1 3. 设计目标 ............................................................................................................................. 1 设计内容 .................................................................................................................................. 2 设计算法、原理说明............................................................................................................... 2 1. 设计方案 ............................................................................................................................. 2 2. 设计框图 ............................................................................................................................. 2 3. 算法原理 ............................................................................................................................. 2 硬件平台介绍 .......................................................................................................................... 7 1. 系统组成结构 ..................................................................................................................... 7 2. 主要硬件分析 ..................................................................................................................... 7 程序设计、调试与结果分析 ................................................................................................... 9 1. 程序流程图 ......................................................................................................................... 9 2. 源程序 ................................................................................................................................. 9 3. 存储器配置程序（.cmd文件） ...................................................................................... 18 4. 调试过程 ........................................................................................................................... 19 5. 结果分析 ........................................................................................................................... 19 总结感想 ................................................................................................................................ 20 参考文献 ................................................................................................................................ 20
语音压缩、存储与回放 王哲 09211114 一. 设计任务书
1. 设计概述
语音信号是信息的重要形式, 语音信号处理有着广泛的应用领域，而语音压 缩在语音信号的传输、存储等方面有非常广泛的作用，而且在通信领域中已经有较成熟的发展和广泛应用。本设计要求采用DSP及其A/D、D/A转换器进行语音信号的压缩、存储和回放。 2. 设计目的
（1） 了解DSP处理系统的关键器件的使用方法；
（2） 掌握DSP课程设计的基本方法，巩固信号处理的基本理论知识； （3） 掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法，学会阅读原版英文资
料；
（4） 掌握DSP片外资源和片上资源访问的基本方法，如存储器、McBSP、A/D
和 D/A转换器等。
（5） 通过本次试验的设计和操作，掌握在CCS的软件环境下进行编辑、编译
链接、调试和数据分析等工作。
（6） 分利用DSK的集成环境，完成语音的采集，存储和回放。 （7） 掌握PCM编码技术的基本原理及语音的A律压缩与解压。 3. 设计目标 基本部分：
（1） 使用DSP实现语音压缩和解压缩的基本算法，算法类型自定，例如可以
采用G.711、G.729等语音压缩算法。
（2） 采用A/D转换器从MIC输入口实时采集语音信号，进行压缩后存储到DSP
的片内和片外RAM存储器中，存储时间不小于10秒。
（3） 存储器存满之后，使用DSP进行实时解压缩，并从SPEAKER输出口进行
回放输出。
（4）使用指示灯对语音存储和回放过程进行指示。 发挥部分：
使用多种算法进行语音的压缩、存储和解压缩，比较它们之间的优缺点。
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语音压缩、存储与回放 王哲 09211114 二. 设计内容
a. 修改编写CODEC程序，利用A/u律实现语音信号的采集、压缩存储，解压
缩与回放语音信号的基本算法。
b. 创建、编译、链接工程项目，在BJTU-DSP5502板上调试运行。 c. 采用A/D转换器从MIC端(J5端口)接入Line in信号采集信号(来自计算机
麦克风输出)，进行压缩后存储到DSP的片内或片外RAM存储器中。
d. 存储器存满之后，使用DSP进行实时解压缩，并从输出口进行回放输出，
在Head phone信号输出端(J6端口)接入扬声器或耳机，试听语音信号输出的效果。
三. 设计算法、原理说明
1. 设计方案
利用BJTU-DSP5502系统实验箱实现。用系统板CODEC芯片中的AD/DA转换电路AIC23B将由MIC输入的模拟信号转换为16位数字信号送入DSP板中进行压缩处理，压缩处理后的数据经过解压后再送至D/A转换器转换为模拟信号，由SPEAKER口输出，压缩和解压缩用A律和u率格式。可通过键盘输入进行选择，从而实现语音信号的采集压缩、存储与回放，编程由C语言完成。 2. 设计框图
3. 算法原理
（1） 语音编码概述
将模拟声音信号转换为数字声音信号需要经过抽样、量化、编码三步。其中，信号采样率就是抽样的频率，A/D转换的位数对应了量化的精
语音信号MIC 语音信号 SPEAKER A/D A/u率压缩 存入SRAM DAC A/u率解压 第 2页 共 20 页
语音压缩、存储与回放 王哲 09211114
度。在本实验系统中这两步是由板载Codec来实现的。这种以信号的强度依照同样的间距分成数段，然后用二进制码记录的编码方式称为PCM（脉冲编码调制）。脉冲编码调制用同等的量化级数进行量化，即采用均匀量化，而均匀量化是基本的量化方式。但是均匀量化有缺点，在信号动态范围较大而方差较小的时候，其信噪比会下降。
为了在电话线路上传输更多的语音话路，实际应用中还需要对PCM信号进行压缩。压缩编码的方式，是建立在语音信号的特点及统计规律之上的。首先，人说话的语音信号普遍在3kHz左右，最高基本不超过3.4kHz。其次，根据对大量语音样本的统计，我知道，在语音信号中小幅度成分出现的概率要比大幅度多得多，因而对大幅度信号采用较低的量化精度，不会对整体效果产生太大的影响，即小幅度信号量化间隔小，大幅度信号的量化间隔大，这种量化方式即非均匀量化。
根据以上原理，CCITT在上世纪80年代制订了G.711 A律、μ律编码标准，通常又被称为A律PCM或μ律PCM。经过G.711标准编码后语音信号采样率为8kHz，按13段（A律）或15段（μ律）进行8位非均匀量化，每秒的数据量为8-bit×8000=64kbit=8kB。根据相关测试，其8-bit非均匀量化的效果可与13-bit均匀量化的效果相当。
由于相比均匀量化来说，小幅度信号的量化间隔被变小，大幅度信号的量化间隔被拉大，故这种方式又成为压缩扩展（压扩）技术。压扩技术主要分为“模拟压扩法”和“直接非均匀编解码法”，不同之处在于对信号进行非线性量化的时刻不同。
在本实验中，非均匀量化由软件在16-bit均匀量化的结果上实现，属于“直接非均匀编解码法”。
（2） A率和μ率压缩，解压缩编码原理及对应表
G.711的两个标准的压缩扩展特性曲线称为A律和μ律，是CCITT提出的G.711协议PCM编码方式的一部分。国际上，北美和日本使用μ律，欧
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