2.3 內(nèi)聯(lián)指令的應(yīng)用和C程序中嵌入?yún)R編語(yǔ)句

　　由于語(yǔ)音編碼的特點(diǎn)，編解碼函數(shù)都是由一些基本的加減乘除簡(jiǎn)單函數(shù)組織而成，這些函數(shù)定義在BASIC OP.C和OPER_32B.C兩個(gè)文件中，如果能夠?qū)@些簡(jiǎn)單函數(shù)進(jìn)行內(nèi)聯(lián)指令(intrinsic)的優(yōu)化，就能達(dá)到事半功倍的效果。內(nèi)聯(lián)指令是匯編指令的直接映射，具有很高的效率。例如：

　　 #define muh_ r(varl，var2)　　　　　_mpylir(varl，var2)

　　 #define L_ add(L_var1，L_var2)　　　 _sadd(L_var1，L_var2)

　　 #define L_ muh(var1，var2)　　　　　 _smpy(var1，var2)

　　 在C程序中嵌入?yún)R編語(yǔ)句的方法比較簡(jiǎn)單，只需在匯編語(yǔ)句的左右加上一個(gè)引號(hào)，然后用小括弧將匯編語(yǔ)句括住，并在括弧前加上ASM標(biāo)識(shí)符，例如ASM(“匯編語(yǔ)句”)。采用這種方法一方面可以在C程序中實(shí)現(xiàn)用C語(yǔ)言無(wú)法實(shí)現(xiàn)的一些硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器、中斷使能或屏蔽、讀取狀態(tài)寄存器和中斷標(biāo)志寄存器等；另一方面，也可以用這種方法在C程序中的關(guān)鍵部分用匯編語(yǔ)句代替C語(yǔ)言以優(yōu)化程序。而采用這種方法的缺點(diǎn)是比較容易破壞C環(huán)境，因?yàn)镃編譯器在編譯嵌入了匯編語(yǔ)句的C程序時(shí)并不檢查或分析所嵌入的匯編語(yǔ)句。采用這種方法需要注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)不要破壞C環(huán)境，因?yàn)镃編譯器并不檢查和分析嵌入的匯編語(yǔ)句。

　　 (2)匯編語(yǔ)句不要改變C程序中變量的值，不要在匯編語(yǔ)句中加入?yún)R編器而改變匯編環(huán)境。

　　 在簡(jiǎn)化算法的基礎(chǔ)上，使用CCS提供的C優(yōu)化器進(jìn)行C語(yǔ)言優(yōu)化，同時(shí)還使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)和匯編優(yōu)化。

　　3 G.729在TMS320C5416上的實(shí)現(xiàn)

　　3.1 TMS320C5416的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用

　　 TMS320C5416(以下簡(jiǎn)稱C5416)是TI公司最近推出的一款高性價(jià)比的通用l6位定點(diǎn)DSP芯片，它的內(nèi)核CPU基本組成與TMS320C54X系列一樣。C5416的單指令周期為6．25 RS，每秒執(zhí)行的指令數(shù)為160×106，指令系統(tǒng)豐富并具有很多多功能指令，使用了6級(jí)指令流水線結(jié)構(gòu)，這些都很適合實(shí)現(xiàn)低時(shí)延的G．729聲碼器。采用一個(gè)40bit ALU、128K×16bit片內(nèi)RAM(包括64KB的片內(nèi)DARAM和64KB的片內(nèi)SARAM)、3個(gè)獨(dú)立的l6bit數(shù)據(jù)內(nèi)存總線、1個(gè)程序內(nèi)存總線、3個(gè)MCBSP、6信道DMA控制器、1個(gè)8／l6位并行增強(qiáng)主機(jī)端口接口及2個(gè)l6bit計(jì)時(shí)器。

在TMS320C5416中通過(guò)PCM3002進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，PCM3002使用兩個(gè)串行通道，一個(gè)用于控制內(nèi)部寄存器，另外一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸。在系統(tǒng)板TMS320C5416中默認(rèn)的語(yǔ)音信號(hào)的抽樣率是48kHz，通過(guò)修改PCM3002的內(nèi)部控制寄存器，設(shè)定PCM3002信號(hào)的抽樣率。為了滿足G.729編碼的要求，PCM3002信號(hào)的抽樣率為8 000Hz。為了充分利用DSP進(jìn)行信號(hào)處理，通過(guò)使用MCBSP和DMA把抽樣的數(shù)據(jù)送入DMA的緩沖區(qū)中，當(dāng)緩沖區(qū)滿時(shí)產(chǎn)生一次中斷，DSP把DMA的緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀入DSP中進(jìn)行處理，然后把處理過(guò)的數(shù)據(jù)送入DMA發(fā)送緩沖區(qū)。

　　3.2 G.729在TMS320C5416的實(shí)現(xiàn)

　　G.729的處理過(guò)程中采用塊處理技術(shù)如圖3所示。按照G.729標(biāo)準(zhǔn)，每塊(幀)由80個(gè)樣本組成，最初80個(gè)樣本被存起來(lái)，處理過(guò)程中有兩個(gè)操作是同時(shí)進(jìn)行的。在處理塊L中數(shù)據(jù)的同時(shí)，存儲(chǔ)L+1塊的數(shù)據(jù)。

　　在G.729軟件仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)算量較大的部分是LSP系數(shù)的矢量量化與激勵(lì)碼本(自適應(yīng)碼本和固定碼本)的搜索，這兩個(gè)部分的運(yùn)算量大約占全部編解碼運(yùn)算量的60%以上。所以在優(yōu)化過(guò)程中，著重對(duì)固定碼本Acelp_Code_A()、分?jǐn)?shù)基音分析pitch_fr3()、開(kāi)環(huán)基音分析pitch_ol_fast()、增益量化Qua_gain()等占據(jù)絕大多數(shù)運(yùn)算量的函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；僅僅簡(jiǎn)化算法不能滿足實(shí)時(shí)要求，還使用了CCS提供的C優(yōu)化器進(jìn)行C語(yǔ)言優(yōu)化，同時(shí)還可以使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)和匯編語(yǔ)句。經(jīng)過(guò)以上處理后，輸出的信號(hào)滿足通信要求。通過(guò)分析優(yōu)化前后這些主要模塊的速度對(duì)照表（如表1所示），可以看出各個(gè)主要模塊的優(yōu)化效果是比較明顯的。一幀語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)處理前后幅頻圖(如圖4所示)，可以看出語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后保持良好的語(yǔ)音質(zhì)量。

　　系統(tǒng)運(yùn)行主要分為四個(gè)過(guò)程：語(yǔ)音存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)編碼壓縮，數(shù)據(jù)解壓縮，語(yǔ)音回放。將輸入的語(yǔ)音數(shù)據(jù)首先進(jìn)行抗疊濾波，然后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)DSP采集并存入RAM存儲(chǔ)器中，即是語(yǔ)音存儲(chǔ)過(guò)程；接著運(yùn)行編碼程序，將前面存儲(chǔ)的信息進(jìn)行壓縮并存儲(chǔ)，這是編碼過(guò)程；然后進(jìn)行解碼，并將數(shù)據(jù)存回原來(lái)的位置；最后DSP執(zhí)行輸出指令，將解碼后的數(shù)據(jù)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，實(shí)現(xiàn)模擬輸出。

　　用C5416最終實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)了G．729聲碼器，用該聲碼器分別實(shí)時(shí)播放純語(yǔ)音文件、語(yǔ)音加背景音樂(lè)文件。對(duì)重建語(yǔ)音質(zhì)量的主觀測(cè)試結(jié)果表明，恢復(fù)語(yǔ)音保留了很好的說(shuō)話人特征，合成語(yǔ)音的清晰度和自然度均較好。該聲碼器性能測(cè)試數(shù)據(jù)如下：編解碼一幀平均時(shí)鐘周期數(shù)為1 010 350，CPU時(shí)鐘頻率為160MHz，所以編解碼一幀需要7.31ms時(shí)間；程序RAM容量為9.381KB；數(shù)據(jù)和常數(shù)RAM容量為7.146KB。以上數(shù)據(jù)表明，G．729編解碼器在C5416上實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，可以很好地應(yīng)用在電話會(huì)議、多媒體通信以及采用寬帶語(yǔ)音編碼的通信系統(tǒng)中。