基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書基於ADI公司的高性能、低功耗Blackfin DSP，系統地介紹了語音信號處理的基礎、原理、方法與DSP實現。本書首先對語音處理及DSP語音處理系統進行了概述，介紹了語音信號處理和DSP運算的基礎知識；接著介紹了Blackfin DSP晶片的硬體結構和指令系統，並重點介紹了Visual DSP++集成開發環境；然後介紹了語音信號的時域分析、變換域分析及線性預測分析，並基於Blackfin DSP實現了有關算法；最後介紹了一個基於Blackfin DSP的語音處理系統的軟、硬體設計方法，並以ADSP-BF533為例給出了套用實例。
本書的目的是使讀者初步了解語音信號處理及Blackfin DSP晶片的基本原理和方法，初步掌握語音處理算法DSP實現的軟、硬體設計和套用系統開發方法，具備從事語音信號處理算法與套用系統開發的初步能力。
目錄
目 錄
第1章 語音處理與DSP語音處理系統 1
1．1 引言 1
1．2 語音處理的套用 2
1．3 DSP語音處理系統 6
1．3．1 DSP語音處理系統的構成 7
1．3．2 DSP語音處理系統的特點 7
1．3．3 DSP語音處理系統的設計 8
1．3．4 DSP語音處理系統的開發 9
1．4 DSP晶片 10
1．4．1 DSP晶片簡介 10
1．4．2 ADI公司的DSP晶片 11
習題與思考題 16
第2章 語音處理的基礎知識 17
2．1 引言 17
2．2 語音的波形及特性 17
2．3 語音的產生 19
2．3．1 發聲器官 19
2．3．2 語音的分類 20
2．3．3 基音頻率與共振峰 21
2．3．4 語譜圖 22
2．4 漢語語音的基本特性 23
2．4．1 聲母和韻母 23
2．4．2 元音和輔音 24
2．4．3 漢語的聲調 24
2．5 語音信號的產生模型[2，3] 25
2．6 聽覺系統和聽覺特性 27
2．6．1 聽覺系統 27
2．6．2 聽覺特性 28
習題與思考題 30
第3章 Blackfin DSP的數值運算基礎 31
3．1 引言 31
3．2 定點的基本概念 31
3．2．1 數的定標 31
3．2．2 數的轉換 33
3．2．3 溢出保護模式 34
3．2．4 符號擴展模式 35
3．2．5 捨入及截尾 35
3．3 DSP定點運算的模擬實現 36
3．3．1 加法/減法運算的C語言定點模擬 36
3．3．2 乘法運算的C語言定點模擬 38
3．3．3 除法運算的C語言定點模擬 39
3．3．4 程式變數的Q值確定 40
3．3．5 浮點至定點變換的C程式舉例 41
3．4 DSP定點運算實現的基本原理 43
3.4.1 定點乘法 43
3.4.2 定點加法 44
3.4.3 定點除法 45
3.5 非線性運算的定點實現方法 48
3.5.1 級數展開法 48
3.5.2 查表法 48
3.5.3 混合法 50
習題與思考題 52
第4章 Blackfin DSP的硬體結構 53
4.1 引言 53
4.2 Blackfin DSP的資源配置及引腳定義 54
4.2.1 資源配置 54
4.2.2 引腳定義 58
4.3 Blackfin DSP的核心結構 61
4.3.1 概述 61
4.3.2 暫存器組 61
4.3.3 算術邏輯單元（ALU） 62
4.3.4 乘法器/累加器 62
4.3.5 桶形移位器 62
4.4 Blackfin DSP的存儲空間 62
4.4.1 片記憶體儲器 64
4.4.2 片外存儲器 64
4.4.3 I/O存儲器 65
4.5 Blackfin DSP的事件處理 65
4.5.1 概述 65
4.5.2 系統中斷過程 67
4.5.3 事件控制暫存器 69
4.5.4 事件處理暫存器 70
4.6 Blackfin DSP的DMA傳輸 71
4.6.1 概述 71
4.6.2 基於描述符的DMA傳輸 71
4.6.3 基於暫存器的DMA傳輸 72
4.6.4 存儲器DMA（MDMA） 73
4.7 Blackfin DSP的典型片內外設 73
4.7.1 串列外設接口（SPI） 74
4.7.2 同步串列接口（SPORT） 74
4.7.3 異步串列接口（UART） 75
4.7.4 並行外部接口（PPI） 76
4.7.5 通用可程式I/O引腳PF 77
4.7.6 實時時鐘（RTC） 77
4.7.7 定時器 78
4.8 Blackfin DSP的時鐘 78
4.9 Blackfin DSP的電源管理 80
4.9.1 動態電源管理控制器 80
4.9.2 運行方式 80
4.9.3 外設時鐘 81
4.9.4 動態電源電壓控制 82
4.10 Blackfin DSP的核心模式 82
4.10.1 概述 82
4.10.2 用戶模式 83
4.10.3 監控模式 83
4.10.4 仿真模式 83
4.10.5 空閒狀態 84
4.10.6 復位狀態 84
4.11 Blackfin DSP的安全特性 84
4.12 Blackfin DSP的引導模式 85
習題與思考題 86
第5章 Blackfin DSP的指令系統 87
5.1 引言 87
5.2 數據定址方式 87
5.3 Blackfin DSP的指令約定 88
5.4 Blackfin DSP指令集 92
5.4.1 程式流程控制指令 92
5.4.2 載入/存儲（LOAD/STORE）指令 95
5.4.3 數據轉移指令 102
5.4.4 棧控制指令 104
5.4.5 控制編碼（CC）位管理指令 107
5.4.6 邏輯運算指令 110
5.4.7 位操作指令 112
5.4.8 移位/循環指令 115
5.4.9 算術運算指令 119
5.4.10 外部事件操作（External Event Management）指令 129
5.4.11 快取（Cache）控制指令 133
5.4.12 視頻像素操作指令 134
5.4.13 向量操作指令 139
5.4.14 並行指令 144
習題與思考題 147
第6章 Blackfin DSP集成開發調試環境VisualDSP++ 148
6.1 引言 148
6.2 VisualDSP++軟體的安裝 148
6.3 建立仿真環境 150
6.4 C/C++編譯器 153
6.4.1 C/C++編譯器簡介 153
6.4.2 數據類型 153
6.4.3 在VisualDSP++中配置編譯器 154
6.5 彙編器 154
6.5.1 彙編程式結構和語法 154
6.5.2 預處理器 155
6.6 連結器 156
6.6.1 連結過程概述 156
6.6.2 連結檔案 156
6.6.3 在VisualDSP++中配置連結器 157
6.7 載入器 158
6.8 調試實例與調試工具使用 158
6.8.1 打開一個工程 159
6.8.2 編譯連結工程檔案 160
6.8.3 載入執行檔 161
6.8.4 調試（Debug）工程 161
6.8.5 設定斷點（Breakpoint） 162
6.8.6 VisualDSP++調試工具的使用 163
習題與思考題 169
第7章 語音信號的時域分析及Blackfin DSP實現 170
7.1 引言 170
7.2 語音短時分析技術 170
7.3 語音時域參數提取 172
7.3.1 短時能量和平均幅度 172
7.3.2 短時平均過零率 175
7.3.3 短時自相關分析 177
7.4 語音時域參數的Blackfin DSP實現 183
7.4.1 短時平均過零率的Blackfin DSP實現 183
7.4.2 短時能量的Blackfin DSP實現 183
7.4.3 短時自相關分析的Blackfin DSP實現 184
習題與思考題 186
第8章 語音信號的變換域分析及Blackfin DSP實現 187
8.1 引言 187
8.2 FFT算法的基本原理 187
8.2.1 DFT的基本原理 187
8.2.2 FFT算法的導出 188
8.3 語音信號的頻域分析 193
8.3.1 短時傅立葉變換 193
8.3.2 短時傅立葉反變換 199
8.3.3 語譜圖 202
8.3.4 頻域分析套用——頻域基音檢測 203
8.4 FFT算法的VisualDSP++編程實現 206
習題與思考題 208
第9章 語音信號的線性預測分析及Blackfin DSP實現 209
9.1 引言 209
9.2 LP分析的基本原理 209
9.3 LP正則方程的自相關解法和自協方差解法 212
9.3.1 自相關解法 212
9.3.2 自協方差解法 213
9.4 自相關方程的杜賓遞推算法 214
9.5 模型增益G的確定 218
9.6 LP分析的Blackfin DSP實現 221
習題與思考題 230
第10章 語音處理系統的 Blackfin DSP實現 231
10.1 引言 231
10.2 語音處理系統的硬體設計 231
10.2.1 DSP硬體系統設計的一般步驟 231
10.2.2 語音處理系統的原理圖 232
10.2.3 DSP基本硬體設計 237
10.2.4 DSP PCB布板基礎 247
10.3 語音處理系統的軟體設計 248
10.3.1 系統初始化 248
10.3.2 中斷服務程式編寫 251
10.3.3 主處理程式編寫 252
10.3.4 存儲單元分配 254
10.4 獨立系統形成 256
習題與思考題 257
參考文獻 258
