基于MPEG-2算法的列车语音记录设备VIP免费

基于MPEG-2算法的列车语音记录设备摘要：本文介绍了一种新型列车语音记录设备的系统架构、特点和软硬件实现方法。运用DSP技术对语音信号进行处理、压缩和记录，实现了机车语音联控和列车当前状态信息的记录，进而规范乘务员的工作用语并协同监控装置分析行车故障关键词：A/D转换；语音数据编码；循环冗余校验前言列车运行监控记录装置在铁路的安全运输过程中发挥了巨大的作用，但不足的是没有语音记录功能。为了解决这个问题，按照铁道部的技术要求，本文研究开发了一种新型列车语音记录设备。该设备主要用于对乘务员机车联控进行录音，并可协同监控装置分析行车事故，为机务部门和运输部门的科学管理提供新的技术手段。鉴于常见设备的技术指标及标准，对于语音的数字化，以16KHz的采样频率、16位量化精度进行采样，在编码方面，采用MPEG-2压缩编码方式。硬件系统组成该语音记录设备如图1所示，整个系统由ADC、DSP、CPLD控制器、Flash大容量存储器及LCD显示屏等组成。在本系统中，ADC用来完成信号的转换，数据格式在16、18、20位之间可选，DSP为系统的核心数字处理器，功能强大，完成数字信号的压缩编码，CPLD用于数据传送的控制以及对ADC、Flash和LCD显示屏等器件的初始化检测设置，Flash用来存储数据，LCD显示屏用来显示当前系统的状态，如运行等待和数据处理等。系统上电后，若有语音信号，则输入ADC，得到一串数字信号送入DSP进行数据压缩编码，经过压缩编码的数据由CPLD存储到Flash中，整个系统以流水线的方式工作，数据的采集、压缩编码和存储同时进行。A/D转换器UDA1341TSUDA1341TS是由Philips公司生产的一款单片立体声A/D、D/A转换器，工作电压为3.0V，信噪比为97dB，具有双通道输入功能，采样频率在16，32和44.1KHz之间可选。UDA1341TS与DSP构成语音信号采集系统，主要涉及到位采样时钟(BCK)、字同步时钟(WS)、采样数据输出(DATAO)、系统时钟输入(SYSCLK)这几个对时序有要求的引脚。系统中，DATAO作为输出引脚，与DSP的BDR0引脚相连；BCK、WS、SYSCLK作为输入引脚，其时序由DSP供给。UDA1341TS的系统时钟只能是256Fs、384Fs、512Fs，通过对状态寄存器的SC0位和SC1位编程可实现系统时钟的选择设置。这里Fs是语音信号的采样频率。在采样数据时，WS用来指明UDA1341TS的DATAO输出的有效数据。当系统对VINL(左声道)端口进行采样时，WS的上升沿表明一帧数据的起始，下降沿表明一帧数据的结束；当系统对VINR(右声道)端口进行采样时，WS的下降沿表明一帧数据的起始，上升沿表明一帧数据的结束。图1系统总体结构图UDA1341TS提供了一个L3端口，利用CPLD控制器对L3的L3DATA、L3MODE和L3CLOCK三个引脚进行编程，可以设置其内部的寄存器。当L3MODE引脚为低电平时，通过L3DATA引脚输入寄存器地址信息；当L3MODE引脚为高电平时，通过L3DATA引脚输入有关寄存器设置的数据信息(如设置芯片系统时钟频率、数据输入格式、芯片工作模式等)。UDA1341TS与DSP的McBSP(多通道缓冲同步串口)相连，各种同步信号由DSP产生，这样就保证了新数据的正常接收以及已接收数据的正常处理。UDA1341TS与DSP的硬件连接如图2所示。语音编码器TMS320VC5402数字语音信号的压缩需要大量的数字信号处理，一般单片机是无法完成的，所以本系统选用TI公司的DSP芯片TMS320VC5402(以下简称C5402)对语音信号进行压缩处理。C5402通过它的McBSP与语音采样转换器UDA1341TS通信。McBSP提供了全双工的通信机制，以及双缓存的发送寄存器和三缓存的接收寄存器，允许连续的数据流传输，数据宽度在8、12、16、20、24、32位之间可选；McBSP与ADC的通信通过BDR0引脚实现，通信过程的控制则由BCLKR0、BCLKR1、BFSR0等三条引脚实现。图2UDA1341TS与DSP的硬件连接图CPLD低速控制DSP作为高速的运算处理器不适合低速的控制应用。对UDA1341TS检测、初始化，对LCD的控制以及对Flash的存储控制都是低速的控制。本系统选用CPLD来完成这些工作，CPLD为Altera公司的EPM7128S，开发仿真环境为Altera公司的MAX-PLUSII。因为DSP的地址线A0、A1、A2要被某些芯片使用，所以选取A3-A7、A15共6根地址线和I/O空间选择信号共同产生系统中各芯片的选通信号。C...