基于DSP芯片TMS320C5409的语音实时变速系统

本文介绍的就是一种基于TMS320C5409的语音实时变速系统。另外，考虑到在实际系统中语音的压缩存储和语音变速往往是同时需求的，因此本文提出一种基于LPC低比特率语音编码算法的语音变速算法，该算法能够任意调整语音语速。

LPC算法

LPC编码将语音信号s(n)看作一个时变的声道系统在声门的激励之下的输出信号。对浊音而言，声门激励为一周期脉冲串;而对清音而言，声门激励为随机噪声序列。语音信号的简化框图如图1所示。

在LPC编码中，可以将一帧的语音信号用简化模型的参数来表示，如浊音、清音判别，基音周期，增益G以及数字滤波器系数{a1}，这样就可以获得3kb/s的编码。解码时，由于在LPC编码中，浊音可以看作是一周期脉冲串的激励，其中，脉冲周期为基音周期，因此，为了改变语音的速率，我们将语音的帧长变长，在其中再加入若干的脉冲串的激励即可得到变速的语音信号。

硬件系统设计

本系统是一个完善的应用系统，主要完成对语音信号的实时LPC编解码及语音变速，此外，还具有键盘控制功能和语音录放功能。因此，本系统不但需要外部的SRAM存放语音数据，而且需要与DSP相连接的键盘控制设备。本系统主要由TMS320C5409、TLC320AD50、SST39VF400A和CY7C133等构成，系统框图如图2所示。TMS320C5409内部提供的32K字片内RAM用来存放实时运行的程序和数据，片外SRAM(CY7C133)用于存放编码后的语音数据。系统的工作过程如下：系统加电后，通过复位建使TMS320C5409复位。TMS320C5409复位后，由内部固化的自引导程序将Flash(SST39VF400A)上的程序和初始化数据搬移到片内RAM，然后TMS320C5409根据键盘的控制执行操作，运行LPC编码运算(录音)、LPC解码和语音变速(放音)，调整语音变速速率。

TMS320C5409用于实现语音的编解码算法，TLC320AD50用于完成语音信号的数/模和模/数转换功能。TMS320C5409与TLC320AD50之间通过McBSP串口通信。为了减轻CPU的负担，本系统中设计McBSP通过DMA收到或发送完一组单元后，再给CPU中断的方式跟CPU通信。TMS320C5409与TLC320AD50的接口如图3所示。

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