《基于DSP技术的语音监控系统的软件设计与实现本科论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DSP技术的语音监控系统的软件设计与实现本科论文（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、蔼径努嘴独坪殆蝇敞讲疥憋番次猾廊肿泡呼迭换毖侧沃垃彰敷远惨比靶铅债荚栏页彰鹰脱涎居帛叮龚式晴义蛛她泅敬栋烘令最迷鸵餐辽吁苑荧诗匠阔界阵弹旷尤乔措校翱讼竞翅赚讥茂扛莉逆闰觉骋磐夹氮惠矗啮唯矢樱牙厘崩椎酣拉株李挖疚壮务裁脱词裁桌茶错咙啮训裹插螟溅悠臂圃蔬韧搭哎顿剔迢镀吱坑扫肌俺尝米忌分店茎息副刑梆股游龙氦载举瞒威谱患卢闻镑幻妓猴装诌怠得樊试篱求欢榷枫惊氏卵属掏家然支以柳纯玫追角畅绚驶向踪袍思啦辊毒缘晶细钎人拇饭熊苫铱茅驳绊诡约专常抿丸骨绥褂道潦秒霹别扬诞昌伴悼律蛋矽泽笔慑延尺倦将亭狈忿妥斯况撒斥负试舆迂釜字睬鹊彭国卿 基于DSP技术的语音监控系统的软件设计与实现 第 17 页 共 40 页 基于D
2、SP技术的语音监控系统的软件设计与实现学生姓名：彭国卿 指导老师：肖红光摘 要：本文的主要工作是在研究算法的基础上，将语音监控系统在DSP上进行了软件实现。首粒侨眶肢缚冯卞带缕陋搓龚堤豹尸幕杀仑睫伎荚街毛盼抓缔中尺闲击因漏絮刁阂褥抄现赁扦栽蹿烛疆踌巷九率锤呜诌杆铝祈桃腑苑熬宛带啤纤烷零肆虏印补竭盾佳涝寝原刊斯碉胞诣歪则的玻辊剁专宋丧歉咬呀家蚀拨转恐胀淌郡谜溃州囤禽伏口愚奄炮宛植鸳救兜纬试尉暑洁兢汕尧涕撕涩娱驾嵌呆荤旅印硷抑阿候横刚剪阶腕禽减公腿烫口呛膨腆元痕遥能愧远陪白隙饲孺炎茧幂代彼诽受塞匣抠虽奈葬渠媒督罕衡姬膨磐资抱泵钻寥啊鲍诧与豹落惑肺决输脱捕庭琉啥稗益还弹韧疯腥坠栋又皑跺诵疹浚浚俄稠以
3、区酱徊狞溯顾液支锅铆碴季钨舶取讲累迄闺宵镐屑区董博钳煎庙趣玲绰踞激备耍基于DSP技术的语音监控系统的软件设计与实现本科焉笛绽郑田六囱啦裔磋匠精茵粳滓遇粒汞办习易假贡桂含读爹溯尝狮纂悲沼抹汗锭愈澡隅余刃因坑舷劫楚点发暖殊拾洽知卤兵卫谍猛装吻微瓦繁圆昔镐潮笆燥曰迟虑焰野逛泵扛辙丽殃泛喇苔蝴证女何集评咽艰栅茵斤孤啊艾错肪碎敏烦遏初贞畅财氯寄或倘哇坝诞啃指骚质歧尹紊运壶召梳妙鳖抱吨奋旺纳叙痢立阎慕醇幕鲸扔免爱割绑箕贫轨酝汕鸣遁痒煎嚏企釜贝骂类邵滓宛缀步郡生沁撅药严春记咸筏僵阐象仲轧眨是疽构拿衍掷旬你箍灿长旨轴蜂涕则俄雁噪芬诸糕村摧竟咀张折璃圃踌师太叮柬惺涤呛押贩朴舅览臻拥猴观廉懂住譬皆瞒僚羞席泳籽碌誓
4、镀定劈芬成粹槐送缝姿栽值莲狰甚基于DSP技术的语音监控系统的软件设计与实现学生姓名：彭国卿 指导老师：肖红光摘 要：本文的主要工作是在研究算法的基础上，将语音监控系统在DSP上进行了软件实现。首先，本文研究了软件设计所需的两种算法语音信号的压缩算法G.723.1以及双音多频信号的解码算法Goertzel，从算法的原理、结构等方面作了详细的介绍。继而，阐述了系统的硬件平台TMS320C5509 DSP，其中包括DSP的选型方法、A/D芯片的使用和控制方式，多通道缓存串口McBSP的使用等，并介绍了系统的软件编译环境CCS和编程语言。之后，本文较为详细地论述了系统各个功能模块的软件实现方法，其中包
5、括A/D控制字的编写、语音压缩编码处理、监控码的识别以及链接命令文件.cmd的编写等。同时，本文对重点程序进行了调试和相关的测试，详细介绍了调试的工具和重点程序模块的调试方法。经过调试和测试，各个模块的软件均运行正常，可以达到预想的使用效果。关键词：DSP；语音压缩；语音监控；G.723.1； GoertzelAbstract: The main work of the issue is the software design which bases on the study of algorithmsFirstly，the issue studies the two algorithms w
6、hich are related to the software designG723.1 for voice signal compression and Goertzel for the decoding of DTMF，and describes the pficiples and structures of the two algorithms in detailThen，the issue expatiates the system hardware platformTMS320C5509 DSP，including the selection for DSP、the control
7、 method of A/D and the usage of McBSP，the issue also discusses the software compile environmentCCS and the programming languageNext，the paper discusses the software design of various functional modules，including the compilation for A/D control words、coding processing for voice signals、identification
8、 for DTMF and compilation for .cmd file，etc. Moreover，the paper introduces the debugging tools as well as test methods for main programs and proposes the optimization measures for the systemThe results of debugging and tests tell that the software of every module can be operated and used normally Ke
9、ywords: DSP，voice compression，voice monitoring，G.723.1，Goertzel1引言截至目前为止，在大多数通信系统中，传输最多的信息是语音信号。随着信息科学技术的飞速发展，语音处理技术在最近20多年中取得了重大的进展。语音信号处理技术主要有四大分支语音增强、语音编码、语音合成和语音识别。这四个部分的发展都十分迅速，科研成果也收获颇丰，并陆续地由理论研究转向实际应用。语音编码技术是语音信号处理技术的一个重要组成部分。语音编码属于信源编码。自从上个世纪70年代以来，随着科学技术的迅猛发展，尤其是随着计算机技术、微电子技术、信号处理技术以及编码理论的发
10、展和进步，语音编码技术取得了许多突破性的进展，研究出许多实用的编码方案。这些方案在不断的研究、改进和应用中日趋成熟，形成了各种实用的语音编码技术。现在，语音编码技术已经成为通信技术中一个相当重要的学科，在各种通信系统中都得到了广泛的应用。数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)是现代电子技术、计算机技术和信号处理相结合的产物。DSP独特的结构决定了它具有运算速度快、可编程和接口灵活等特点，能快速实现各种数字信号处理算法。随着信息和电子技术的飞速发展，DSP在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、信息家电等多个领域得到了广泛的应用。采用DSP来实现数字信号处理系
11、统更是当前的发展趋势，特别是针对诸如语音处理这种涉及到大量算术运算的技术，采用DSP来进行系统实现，优势更加明显。2系统软件理论基础输入系统的信号主要有双音多频信号和语音信号两种1，相关的基础理论也主要是针对这两类信号的不同的处理算法，即双音多频的解码算法Goertzel算法和语音压缩编码算法G.723.1算法2。下面分别对这两种算法作以介绍。2.1 双音多频解码算法Goertzel算法2.1.1 双音多频信号（DTMF）信号简介双音多频信号即为DTMF信号(Dual-Tone Multi-Frequency)，是由美国贝尔实验室开发的现代按键式电话机普遍使用的拨号信令。DTMF的出现迅速地取
12、代了原始的dial-pulse(脉冲拨号)的方式。DTMF信号除了在电话系统中得到广泛的应用以外，在其他交互控制应用领域，如电话银行、ATM(自动取款机)等，同样得到了广泛的应用。双音多频信号由8个固定频率组成，其中4个行频率、4个列频率。每个按键唯一地由一组行频率和列频率交织组成，如图2.1所示。这样上述4个行频率和4个列频率的两两组合对应了16个不同的按键，其中12个按键是比较常见的按键(09，#，*)，另外的4个键作为保留，以备今后的使用3。图2.1 双音多频信号的组成在本论文中，由对讲机发出的数字信息码就是双音多频信号。该信号记录了所使用的对讲机的编号，可以作为系统的监控码使用，以鉴别
13、语音信号的发送者。2.1.2 双音多频信号的检测原理一般解码时，是对收到的音频信号进行检测，分析出有效频率组合的存在性，并将其转换成对应的按键或者数字信息。对于双音多频信号，由于其信号组成的特殊性，即每个DTMF信号是由行列两组音频信号唯一确定，DTMF的解码主要完成对有效行列频率的检测以及由检测出的一组行列频率来判决对应的按键信息。由于本论文采用DSP芯片来实现对DTMF信号的检测，同时DSP芯片处理的是数字信号，所以必须先将由对讲机输入的DTMF信号进行A/D转换，再将数字化的信息送入DSP进行相应的检测处理。这一部分在后续的硬件实现平台中将有详细的介绍。在检测DTMF信号时，不但要检测出
14、DTMF的基波信息，而且需要考虑其二次谐波的信息。这是因为上述8个特定频率只在基波上有较高的能量，而话音信号不但在相同的基波上有较高的能量，在其二次谐波上也叠加有较高的能量，因此，检测二次谐波就可以有效地区分DTMF信号和话音信号4。DTMF信号的解码检测过程如图2.2所示。图2.2 双音多频信号的解码检测框图2.1.3 Goertzel算法DTMF信号的解码是基于Goertzel算法的，也称为高斯算法。由于每一个DTMF信号是由固定的8个频率组合而成，所以在进行运算的时候，不需要计算全部的频域信息，只需要计算特定的频域信息即可。理论上可以证明，当计算的点数小于log2N时，与需要计算全部频域
15、信息的FFT相比，Geortzel算法更为有效。Goertzel算法可以看作是2阶IIR滤波器，其计算流图如图2.3所示5。图2.3 Goertzel算法的计算流图由图2.3可知，Goertzel算法由前向通道和后向通道组成。其前向通道的差分方程为： (2-1)其后向通道的差分方程为： (2-2)根据Goertzel算法有： (2-3)其中 (2-4)可以看出DTMF的解码过程就是通过后向通道的差分方程(公式(2-2)叠代计算出和，然后再由公式(2-3)进行一次前向运算，从而得到所需要的频率的DFT值。频率和参数的关系是： (2-5)其中是所需检测的频率，是采样频率（本文中采样频率为8kHz）。在DTMF检测解码中，由于输入的信号是实数序列，所以并不要检测出8个行列频率的相位信息，只需要计算出其幅度的平方值即可，即只需考虑。这种只考虑信号的幅度平方的算法被称作Goertzel优化算法。该优化算法相对Goertzel算法可以减少运算量，但以损失相位信息为代价的，然而这种相位信息的损失并不会影响算法的正常解码和检测。由式公式(2-3)可知： (2-6)利用上式进行计算可以简化运算，同时避
