基于MPEG-2算法的列车语音记录设备

ADC的程序设计

ADC以16KHz的采样频率、16位量化精度进行采样，采样的位同步信号，帧同步信号、数据位时钟信号均由DSP提供，所以对McBSP相关寄存器的编程，如引脚控制寄存器（PCR）的编程，串口控制器（SPCR1，SPCR2）的编程，接收控制寄存器（RCR1x，RCR2x）以及发送控制寄存器（XCR1，XCR2）的编程会影响语音信号的最终效果，所以用户在开发之前必须详细参阅相关资料。

语音数据编码

本文采用通用的MPEG-2语音压缩编码算法，该算法是帧数据结构编码，一帧的样点值是576，以UDA1341TS的16KHz采样频率计算，一帧数据的编码要求在72ms内完成。C5402的指令周期是10ns，在满足算法要求的情况下，进行双通道实时编码约需要10ms，所以C5402可以完成该算法的实时编码。主要包括以下几方面：滤波器组的运算；心理声学模型的运算；量化编码；帧数据格式化。

滤波器组的作用是完成信号从时域到频域的映射。心理声学模型的计算是利用1024点的FFT，对输入的语音信号进行频谱分析，再结合时频映射的结果，计算出各子带人耳的掩蔽特性。量化编码是通过各子带人耳的掩蔽特性和输出比特率的要求，计算出各子带编码所需的比特分配信息，并且对各子带数据进行线性量化编码的过程。程序的后续工作是按照MPEG-2标准对数据进行格式化，其目的是使数据编码后能被正确地解码、系统主程序如图3所示。

帧内编码是DSP按照MPEG-2标准对ADC传来的数字语音信号进行压缩编码，其流程如图4所示。

结语

系统上电运行后，经多次实验测试，运行情况稳定。目前该设备已经进行现场调试运用，开始部分装车运行，满足了列车语音记录的实际要求。