摘    要：本文利用TMS320C64xDSP的多通道緩沖串口(McBSP)和增強(qiáng)型直接存儲(chǔ)器訪問(EDMA)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了混合語音采集與盲信號(hào)分離(BSS)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：盲信號(hào)分離；McBSP； EDMA
引言
盲信號(hào)分離是指在對(duì)彼此獨(dú)立的源信號(hào)混合過程中及各源信號(hào)本身均未知的情況下，從混合信號(hào)中分離出這些源信號(hào)的方法。ＢＳＳ可以用來從多個(gè)麥克風(fēng)混合語音信號(hào)中提煉出單個(gè)語音信號(hào)。然而，現(xiàn)有的BSS算法比較復(fù)雜、運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性差，不能滿足語音處理對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，從而限制了它的硬件實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。
本文利用TMS320C6416  DSP設(shè)計(jì)出了混合語音盲信號(hào)分離系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過采集的兩路混合語音信號(hào)進(jìn)行盲信號(hào)分離，實(shí)時(shí)輸出分離的語音信號(hào)。

TMS320C6416的特點(diǎn)
本系統(tǒng)用TMS320C6416(以下簡(jiǎn)稱C6416)的2個(gè)McBSP和EDMA來實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)的傳遞和分離語音的輸出。
McBSP的特點(diǎn)
除了具有標(biāo)準(zhǔn)串口的功能以外，McBSP還有以下特點(diǎn)：支持多種傳輸接口，如MVIP兼容的交換方式以及ST-BUS兼容設(shè)備和T1/E1幀協(xié)議等；可以與多達(dá)128個(gè)通道進(jìn)行收發(fā)；支持不同字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，并且當(dāng)8bit數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，還可以選擇先傳LSB或MSB；可設(shè)置幀同步信號(hào)和數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)的極性；內(nèi)部傳輸時(shí)鐘和幀同步信號(hào)可編程程度高。
EDMA的特點(diǎn)
EDMA控制器負(fù)責(zé)片內(nèi)L2存儲(chǔ)器與其他外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸。EDMA和DMA控制器在結(jié)構(gòu)上有很大的不同，DMA控制器是基于寄存器結(jié)構(gòu)的，而EDMA控制器是基于RAM結(jié)構(gòu)的。其增強(qiáng)之處包括：提供了64個(gè)通道；通道之間的優(yōu)先級(jí)可以設(shè)置；支持不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溄印DMA控制器由事件和中斷處理寄存器、事件編碼器、參數(shù)RAM和硬件地址產(chǎn)生器組成。首先，事件寄存器對(duì)EDMA事件進(jìn)行捕獲，事件編碼器再對(duì)同時(shí)發(fā)生的多個(gè)事件進(jìn)行分辨，最后，硬件地址產(chǎn)生器根據(jù)參數(shù)RAM中存放的相關(guān)傳輸參數(shù)產(chǎn)生讀寫操作所需要的地址。EDMA數(shù)據(jù)的傳輸格式和控制都是通過設(shè)置EDMA控制寄存器和參數(shù)RAM來實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)通道有一組6個(gè)字節(jié)(192 bit)參數(shù)RAM，可以通過32 bit的外設(shè)總線對(duì)其進(jìn)行訪問。

接口設(shè)計(jì)
由于本系統(tǒng)采樣的數(shù)據(jù)量比較大，并且C6416的McBSP通道含有m律和A律壓擴(kuò)硬件，支持對(duì)輸入數(shù)據(jù)的m律或A律擴(kuò)展以及對(duì)輸出數(shù)據(jù)的m律或A律壓縮，因此，本文選用A律編/解碼芯片TP3057作為ADC和DAC。
系統(tǒng)選用兩片TP3057，它們將麥克風(fēng)采集到的語音信號(hào)數(shù)字化(8KHZ的采樣頻率)，輸出8位A律PCM碼。圖1是TP3057和C6416的接口圖。
本方案將C6416的McBSP0和McBSP2分別與兩片TP3057相連，采集兩路混合語音信號(hào)。TP3057(1)還會(huì)輸出分離語音信號(hào)。TP3057將模擬混合語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位A律PCM，然后在FSX為低期間，C6416通過McBSP接收PCM碼，經(jīng)過McBSP A律解壓縮后放入DRR中，再由EDMA控制器將數(shù)據(jù)從DRR中讀到L2中的SDRAM指定單元，最后進(jìn)行BSS處理。分離語音信號(hào)由EDMA送到McBSP0中的發(fā)送寄存器(DXR)，經(jīng)過A律壓縮后送入發(fā)送移位寄存器，然后在FSR為低期間，經(jīng)接口送到TP3057(1)。TP3057(1)把數(shù)據(jù)A律解壓縮后用揚(yáng)聲器輸出。
 
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的程序主要有以下幾部分構(gòu)成：C6416的初始化、McBSP0和McBSP2兩通道的初始化、EDMA通道的設(shè)置以及BSS子程序。圖2給出了系統(tǒng)的程序流程。
C6416的初始化主要是對(duì)DSP時(shí)鐘、工作模式、片內(nèi)L2存儲(chǔ)器的分配和DSP堆棧的設(shè)置。McBSP0和McBSP2兩通道的初始化則是通過14個(gè)控制寄存器來設(shè)置時(shí)鐘和幀同步信號(hào)、幀同步的相位、幀的長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)單元的字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)延遲和壓擴(kuò)方式等。在本系統(tǒng)中，由于接口處是8位PCM碼，所以數(shù)據(jù)單元的字長(zhǎng)設(shè)置為0，以8位傳輸，延遲為0，并將壓擴(kuò)模式設(shè)置為A律。EDMA通道初始化主要是對(duì)相關(guān)通道(通道12、13、17和18)的控制寄存器和傳輸參數(shù)RAM進(jìn)行設(shè)置。而BSS子程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，對(duì)采集到的兩路混合語音信號(hào)運(yùn)用盲信號(hào)分離方法進(jìn)行處理，分離出語音信號(hào)。

結(jié)語
本文設(shè)計(jì)了一個(gè)高性能的混合語音信號(hào)采集與盲分離系統(tǒng)，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過DSP的McBSP 和EDMA通道直接被送到片內(nèi)存儲(chǔ)器堆棧中，然后進(jìn)行BSS，將混合語音分離出來。
另外，由于BSS算法復(fù)雜，在一定程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的性能。因此，要想進(jìn)一步提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，研究簡(jiǎn)單的、易于實(shí)現(xiàn)的、魯棒性好的BSS算法是十分必要的，這也是下一步工作要解決的問題?！?/P>

參考文獻(xiàn)
1　TMS320C60000 DSP Reference Set(Rev.). Texas InstrumentInc. 2003
2 He, P., Sommen, P.C.W. and Yin, B. A realtime DSP blind signal separation experimental system based on a new simplified mixing model[J].  Proc. of EUROCON’2001, Bratislava, Slovak Republic. July. 2001
3 李方慧 等.TMS320C6000系列DSPs原理與應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2003. 1