摘  要：针对数字语音教室多媒体终端的语音传输实时性要求较高的特点，利用数字信号处理器TMS320VC5402和PCM编码解码器MC145480实现了数字语音接口的设计。文章在介绍其工作原理的基础之上，重点论述了它们的软硬件实现的步骤和方法。

1 引言
　　在设计数字语音教室时，语音传输的实时性是设计的重要技术指标。因此，选择适当的数字信号处理器就显得尤为重要。本文在数字语音教室的多媒体终端设计中选择了TI公司的TMS320VC5402DSP芯片。该芯片的指令周期为10ns，内核电压是1．8V，I／O电压是3．3V，内部采用改进的哈佛总线结构，因此具有运算速度快、通用性强、接口连接方便等特点，非常适用于语音编码和传输。另外，要保证语音信号传输的实时性，必须选择合适的语音采集和编码芯片与TMS320VC5402相配合，以充分发挥各自的性能特点。经过多方的性能比较，笔者采用 PCM编解码器MC145480完成语音信号的A／D和D／A变换，同时又将语音信号以数字PCM编码格式输出到DSP的串行口，从而实现语音信息的传输。下面具体论述数字信号处理器DSP与PCM编码解码器的接口设计。
2 TMS320VC5402的MCBSP工作原理
　　 T MS320VC5402有两个MCBSP（多通道缓存串行口），可以与串行设备如编解码器或串行A／D转换器直接通信。MCBSP提供有全双工的通信机制，以及双缓存的发送寄存器和三缓存的接收寄存器，允许传输连续的数据流，数据长度可以为8、12、16、20、24、32等；同时还可提供A－律和u－律压扩，以及多达128个通道的发送和接收。MCBSP通过6个引脚完成一个数据通路和一个控制通路与外部设备的连接。数据经MCBSP与外设的通信可通过BDR和BDX引脚来实现，而控制信号则由BCLKX、BCLKR、BFSX、BFSR等四条引脚来实现。CPU和DMA可以读取DRR数据，也可对DXR写入数据。接收和发送帧同步脉冲既可由内部采样速率产生器产生，也可由外部脉冲源驱动。当BFSR和BFSX都为输入时，MCBSP分别在BCLKR和BCLKX的下降沿采样；而当BFSR和BFSX都为输出时，MCBSP则在BCLKR和BCLKX的上升沿进行检测。图1是BFSR和BFSX输出时，MCBSP发送和接收的时序图。

　　16－bit的串行口控制寄存器SPCR和引脚控制寄存器PCR可用来配置串行口，而接收控制寄存器RCR和发送控制寄存器XCR则分别用于设置接收和发送的不同参数，如帧长度和每帧的数据长度等。
3 MC145480的工作原理
　　MC145480是单信道PCM编码解码滤波器，它具有按μ律或A律压扩的可选引脚，利用此器件可实现PCM系统所要求的语音数字化和频带限制及平滑。片内含有精确基准电压，并带有预采样滤波器和重构滤波器，既可用于同步传输也可用于异步传输的设计中。当MC145480中的输入运算放大器的输出输入到编码器时，编码器将立即通过一个有源R－C滤波器对模拟信号进行低通滤波以消除甚高频噪声。经滤波后的模拟信号变为差分信号，从而降低了正向反向信号路径中的噪声分量。在差分转换器后，可通过一个差分电容带通滤波器使模拟信号的带宽为200Hz～3400Hz，同时差分压缩A／D转换器对模拟信号进行数字化。解码器接收到PCM数据后，将通过一个差分D／A转换器加以扩展，D／A的输出是3400Hz以下的低通滤波输出，可由差分开关电容滤波器作SinX／X补偿，然后再由有源R－C滤波器滤波以消除开关电容滤波器的能带输出。此外，MC145480还带有一对连接成推挽结构的功率放大器，能够驱动300Ω负载到＋12dBm。
　　MC145480 PCM编码解码滤波器可容纳各种时钟格式，如短帧同步、长帧同步、IDL以及GCI定时等。图2是短帧同步格式发送与接收的时序图。

4 TMS320VC5402与MC145480接口
　　根据语音信号A／D、D／A转换的特点，在设计中，模拟语音信号的采样频率确定为8kHz，数字语音信号的格式确定为脉冲编码的A律格式。MCLK引脚被用作所有模拟信号处理的主时钟，该时钟与数据发送、接收时钟同为2．048MHz。
　　分析TMS320VC5402的MCBSP与MC145480的时序关系来设置串行口控制寄存器SPRC的TXM、MCM、FSM比特位，以设定MCBSP的工作模式使两者的时序关系一致，其硬件连接如图3所示。　　在设计中，数字信号处理器TMS320VC5402采用外部时钟源。为了保证与信号处理器TMS320VC5402的主时钟信号同步，8kHz和2．048MHz两个时钟信号可通过对主时钟CLKOUT信号进行分频和计数得到，当然也可由外部时钟源产生，其外部时钟源产生电路如图4所示。