基于TMS320VC5410DSP的PCIDSP技术和PCI语音卡总线技术研究

CTI(Computer Telephone Integration),即计算机电话集成技术已经发展了30多年。其中,电话语音卡是CTI的典型应用之一。作为计算机与公用电话网络之间的接口设备,其应用领域已渗透到社会各界。同时,新的技术也不断注入语音卡的开发中。软件包括语音合成、语音识别等技术,最重要的硬件是DSP技术和PCI总线技术。开发了基于TMS320VC5410 DSP的PCI语音卡,并设计了相应的WDM设备驱动程序,取得了良好的效果。

1 硬件设计

1.1 PCI总线控制芯片PCI2040

PCI 总线是不连接到特定处理器的本地总线。它支持32位或64位总线宽度,频率通常为33MHz。目前,最快的 PCI2.0 总线以 66MHz 的频率运行。工作在 33MHz 和 32 位时,理论最大数据传输速率可以达到 133MB/s。它支持突发工作模式,提高传输速度,支持即插即用,PCI组件和驱动程序可以在各种平台上运行[1]。

PCI总线协议的实现一般有两种方式。一是使用FPGA设计实现,但PCI协议比较复杂,难度较大;另一种是使用PCI总线控制芯片声音识别算法源代码声音识别算法源代码,如AMCC的S5933、PLX的PCI9080等常见的PCI接口芯片。TI专门推出了PCI总线和DSP接口的芯片PCI2040[2],不仅实现了PCI总线控制的功能,还提供了与DSP芯片的无缝接口,从而大大简化了系统设计的复杂度,缩短了开发时间时间。

PCI2040的内部功能框图如图1所示。

PCI2040 是一个 PCI-DSP 桥接器件,提供 PCI 本地总线与 TMS320C54X 8 位主机接口 (HPI) 和 TMS320C6X 16 位主机接口之间的无缝连接。一个PCI2040最多可以同时连接4个DSP芯片。同时,它还提供一个串行EEPROM接口、一个通用输入输出接口(GPIO)和一个16位通用总线接口(为TI JTAG测试总线控制器提供接口)[2]。PCI2040只能作为PCI目标设备,不能作为PCI主设备;它只支持单字读写,不能提供DMA操作。PCI2040兼容3.3V和5V信号环境系统中的3.3V和5V信号可以直接从PCI插槽获取。

1.2 语音卡硬件设计

1.2.1 功能介绍及硬件框图

语音卡是基于TMS320VC5410 DSP和PCI2040设计的。此卡的主要功能是:(1)通过电话信号音检测模块,将对方的语音经过A/D转换,然后送到DSP进行压缩处理。G压缩后的速率.729编码算法可以达到8kbps,然后将压缩后的码流通过PCI2040通过PCI总线存储在电脑硬盘上,从而实现录制功能。(2)硬盘上存储的压缩码流磁盘(以文件的形式),通过PCI2040通过PCI总线送到DSP的内部缓冲区进行解压处理(G.729解码算法),解码后的数据通过D/A转换回放.

语音卡的硬件框图如图2所示。

电话信号音检测部分主要实现振铃检测、摘机和语音传输等功能。系统的核心是DSP,完成各种复杂算法的处理,包括G.729编解码算法、回声消除算法、语音检测和软件摘挂算法。TMS320VC5410 是 TI 54X 系列中的高性能 DSP。处理能力达到100MIPS,可以满足算法复杂度的要求。其最大特点是集成了64K×16bit RAM和16K×16bit ROM[3],无需外接SRAM或SDRAM即可满足系统设计要求。TMS320VC5410内置3个多通道缓冲串口(McBSP)、6个DMA通道和一个8位增强型HPI端口,可以方便地与外部交换数据。

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