新型声码器CMX638及应用设计

文章摘要：4．2 CMX638与PCM3500接口电路设计CMX638使用灵活，当选用片外语音CODEC时，其典型应用是与PCM3500配合使用，图5为应用电路。PCM3500是Burr-Brown公司开发的16位低功耗A／D和D／A转换器，系统晶体振荡器时钟频率为4.096 MHz，采样率为8 kHz。端口BCK时钟频率为128 kHz。MS端输入高电平为主动工作模式，FS主动输出同步信号，BCK输出时钟信号。引脚TSC输入低电平，控制时隙操作模式，当同时使用多片 PCM3500时才使能该功能，对应的FSO为输出口，可悬空。引脚LOOP使能A／D转换器与D／A转换器循环连接。HPFD输入高电平，取消高

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　　4．2 CMX638与PCM3500接口电路设计

　　CMX638使用灵活，当选用片外语音CODEC时，其典型应用是与PCM3500配合使用，图5为应用电路。PCM3500是Burr-Brown公司开发的16位低功耗A／D和D／A转换器，系统晶体振荡器时钟频率为4.096 MHz，采样率为8 kHz。端口BCK时钟频率为128 kHz。MS端输入高电平为主动工作模式，FS主动输出同步信号，BCK输出时钟信号。引脚TSC输入低电平，控制时隙操作模式，当同时使用多片 PCM3500时才使能该功能，对应的FSO为输出口，可悬空。引脚LOOP使能A／D转换器与D／A转换器循环连接。HPFD输入高电平，取消高通滤波器，可滤除输入的直流分量。麦克风和喇叭采用单端输入/输出方式，输入端接增益为22的放大电路和直流偏置电路，输出端接上低通滤波器，提高信噪比。数字接口与CMX638的SPI接口对应连接，实现数据交换。

　　由于CMX638选用片外的语音CODEC，端口CSEL应输入低电平，利用REC连接PCM3500的PDWN端口，对其复位；模拟输入／输出端需要增加相应的放大和滤波电路。微控制器配置内部寄存器EXCODECCONT($0B)可使CMX638与PCM3500的通信接口工作方式相对应，如图5所示。该电路同样实现麦克风的语音信号的采集，直接压缩；再解压缩恢复源信号输出到喇叭。图4和图5都可以灵活应用于话音记录仪，语音通信系统，数字链路等领域。

　　5 结语

　　随着数字语音通信的高速发展，要求在极低传输速率中保持高质量语音信号。改进编码速率低于4 Kb／s的压缩算法无疑成为当前研究热点。作为最有潜力的波形内插语音编码算法，其今后研究重点为与其他低速率语音编码技术更合理相互补充；特征波形提取和对齐问题。CMX638采用鲁棒的先进低复杂性波形插入技术的语音编解码算法，在低速率下保持长话级的语音质量，不但节约存储资源，而且能够减小对通信带宽的要求。声码器CMX638集成了A／D和D／A转换器，可直接处理模拟信号，使用灵活，具有广阔的应用前景。

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　　3 CMX638工作原理

　　3．1 编解码过程

　　3．1．1 不带FEC的简单帧格式编解码

　　CMX638提供简单的编解码数据帧格式，其压缩速率包括2 050 b／s，2 400 b／s，2 750 b／s，此过程不带FEC，STD和DTMF功能。CMX638每隔20 ms采集160个16位数据(A／D转换器的采样率为8 kHz)，当第一个20 ms结束后，开始编码运算，由于信号的异同会产生不同抖动延时，主机在40 ms的时刻读取第一帧数据。以后每隔20 ms操作一次，形成流水线作业。在解码过程中，在0 ms时刻主机向CMX638输入一帧数据后，CMX638开始解码运算，与编码相似也会出现算法抖动延时，第一个样本的输出时刻由内部寄存器IDD决定，其延时应确保输出连续有效的数据。图2为CMX638简单帧格式编解码过程。

　　3.1.2 带FEC的复杂帧格式编解码

　　CMX638可提供带前向纠错的编解码数据帧格式，其数据包长度为60 ms，包括3帧数据，其压缩速率为3 600 b／s。CMX638在0时刻开始采样，每隔20 ms进行编码运算，会出现抖动延时，每隔60 ms插入一次FEC编码(图3黑色部分)，在80 ms时刻一个数据包稳定有效，主机读出数据，以后每隔60 ms操作一次。在解码过程中，主机向CMX638输入数据包后，开始对每一帧数据解码运算，并会出现抖动延时，设置适当的内部寄存器IDD，可在延时后输出连续有效的数据。图3是带FEC的复发帧格式编解码过程，其数据包压缩时间为60 ms。

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