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基于ARM 的数字语音压缩系统 第3 章 系统总体设计及硬件设计 3.1 系统的总体设计要求 项目来源于株洲电力机车研究所的“新型语音压缩系统的研究与开发” 本项目拟 开发一种基于三星 ARM9 微处理器 S3C2440 及德洲仪器 DSP ， VC33 的数字语 音系统，实现对语音信号的采样、编码、信号的传送、解码。核心模块采用嵌入 式 Linux 实时操作系统，具有丰富的外设接口、相对较低的成本和高的稳定性， 将主要应用于电力机车语音信号采集存储回放系统以及其他数字语音通讯领域。 拟实现的系统功能和技术指标如下： 能依据监控装置的时间和行走里程坐标，对机车电台收/ 发的语音信息进 行存储、记录，能通过有关设备将记录的语音，按时间、里程进行回放,也能在语 音系统上直接进行语音回放 录音的启动和停止 连续录音时间：≥32 小时 无电源记录数据保存时间：≥10 年 失真度:≤10% （1000Hz、8Ω、0.5W ） 频率响应：300Hz～3400Hz,3dB 信噪比: ≥44dB 支持语音信号的直接输入和语音文件的载入，语音信号电平：-26dBm～ 0dBm;装置本身具备自动增益控制功能 采用MELP 或AMBE 语音压缩算法或其兼容算法，码率不大于2.4Kbps 平衡输入阻抗：≥15kΩ,不平衡输入阻抗：≥47kΩ 录音时最大功耗：≤2.5W 通过语音系统的输出接口，采用对外引线的方式将记录的语音信息转储到 地面微机，在微机中通过软解压方式回放语音 本装置对外数据转储口的通讯速率不小于 1Mbps 3.2 系统的总体设计思想 本项目选择三星 S3C2440 做为整个系统的主控制芯片，ARM 芯片的强大处 理能力以及超低攻耗，必将成为将来嵌入式系统的主流，系统采用ARM+LINUX 架构，使得整个系统的处理能力和外围扩展能力都得到极大的提高。充分利用 ARM 系统的大容量FLASH ，可以使存储时间达到60 小时，而且扩展非常方便。 14 硕士学位论文 利用USB 的高传输率实现高速转储，使大容量存储不成为系统瓶颈。而且ARM+ LINUX 系统有丰富的外设，如以太网，CAN ，USB ，485 等，比传统的系统可以 有多种传输方式，并且有较快的速度，能轻松达到 1Mbps 的传输速率。采用FPGA 设计FIFO ，控制各种逻辑，使得整个系统的硬件成本及设计难度大大降低。而其 中关键的语音压缩算法采用 MELP （混合激励线性预测编码）算法，它具有 2.4K/bps 的低编码速率，并能保持较好的语音质量。针对DSP ，通过优化算法， 使得DSP 可以同时处理两路语音数据，大大提高实用性。 3.3 系统的总体设计结构 在本系统中，以语音压缩算法为核心，多处理器间的数据交换、处理为技术 难点，实现了一个稳定、可靠的嵌入式平台。图 3.1 为系统结构图： FPGA AD AD/DA逻辑控 TMS320VC33 制 FIFO DA 64M USB S3C2440 FLASH ETH CAN 图3.1 系统框图 在本系统中，S3C2440 作为主控芯片，主要负责对外通讯，传输数据，控