实现语音压缩算法的高速硬件平台
1 基本概念介绍
1.1 CY7C68013性能特点
CY7C68013(EZ-USB FX2)是Cypress半导体公司的新一代高速USB系列，可以用USB2.0最大数据传输率传输数据。该芯片基于EZ-USB FX芯片开发，集成有发送器、SIE、8051微控制器、存储器和可编程IO接口，是一种完全集成的USB2.0方案[2]。
1.2 G.723.1简介
G.723.1是一种低码率语音压缩标准，是H.324标准系列的一部分，也是VoIP的常用解决方案之一，可在低比特率通信终端(PSTN和无线网络)上进行多媒体通信。使用G.723.1标准能够将8 kHz采样l6 bit的线性PCM语音信号压缩成6.3 Kb/s或5.3 Kb/s的比特流，其压缩比例较高，占用带宽较低，而且具有很好的音质。
2 硬件设计
2.1 TMS320C6713外设接口HPI
TMS320C6713是一款高性能的32位浮点DSP，适用于专业音频信号处理。HPI即主机接口，是TMS320C6713片上集成的外设接口之一。通过HPI 可以方便地实现多处理器系统，外部处理器作为主处理器，DSP作为从处理器。通过HPI 接口，外部主机可以访问DSP除L2控制寄存器、中断选择寄存器、仿真逻辑之外的全部存储器映射空间。
2.2 读写时序
本实验采用CY7C68013和TMS320C6713芯片。在GPIF接口部分，IFCLK设置为48 MHz内部时钟，使用16位宽的数据总线（设置WORDWIDE=1），分配CTL[2:0]控制HPI的时序。使用GPIF Tool生成波形描述符，分别用于HPIC/HPIA/HPID的读写控制。值得注意的是：由于HDS1*/HDS2*/HCS*相关，可以使HCS*有效，HDS2*置“1”，并通过HDS1*控制选通；HHWIL控制传输的是第一半字还是第二半字；HCNTL[1:0]决定哪个寄存器正被访问[3]。由于采用DIN连接器，其传输速率最高可达几十兆赫兹，这也是其传输瓶颈。如果采用手工单独装配的SMA硬件连接器，其硬件连接的速度完全可以满足GPIF和HPI的要求。当然，前者每个引脚的成本不到后者的百分之一[1]。图1为GPIF和HPI读写HPID寄存器的时序关系图。
通过FX2固件、利用非GPIF I/O信号引脚可实现更多的信号输出。使用DM74LS573N锁存器，采用数据锁存的办法可以减小由布局布线等原因带来的互感、串联电感、寄生电容等减缓信号传播的影响，在硬件测试阶段能够有效解决传输误码的问题。由于74LS573的传输延迟，系统的可靠性建立在牺牲系统带宽的基础上。改用74LVC16245双向缓冲器，可以实现GPIF主控的数据读、写功能。图2为带锁存器的GPIF和HPI读写HPID寄存器的时序关系图。
2.3 硬件连线
系统整体硬件连线示意图如图3。
图4为带锁存器的GPIF和HPI硬件连线示意图。
3 软件设计
此方案包括4个方面的程序设计：固件程序、驱动程序、主机应用程序和DSP数据处理程序。
3.1 固件程序
固件程序是指运行在CY7C68013 51内核中的程序，主要包括设备描述符信息、设备功能代码和USB同DSP处理器间的通信控制功能代码。对于使用GPIF的FX2系统，固件还应能够分配FIFO读和写波形到4个FIFO中的任何一个。
3.1.1 固件程序设计
固件程序开发基于KEIL C51，使用Cypress公司提供的固件函数库Ezusb.lib和固件框架以提高开发效率。固件函数库提供了一系列与USB协议有关的函数，固件框架已经实现了初始化、重枚举、电源管理等功能。
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