语音压缩芯片CT8022的使用方法

发布时间：2007-03-07

CT8022是DSPG公司开发的可实现多种压缩算法的专用DSP芯片。它可接受外部串行A／D提供的64／128kbits／s的8bit A／μ数据或16bit线性数据，并实现全／半双工压缩和解压，以将其压缩为由主机通过命令字决定的格式。可压缩为8．5／6．3／5．3／4．8／4．1kbits／s的数据。当压缩为6．3／5．3kbits／s时，符合ITU－G．723．1标准  CT8022DSPG公司开发的可实现多种压缩算法的专用DSP芯片。它可接受外部串行A／D提供的64／128kbits／s的8bit A／μ数据或16bit线性数据，并实现全／半双工压缩和解压，以将其压缩为由主机通过命令字决定的格式。可压缩为8．5／6．3／5．3／4．8／4．1kbits／s的数据。当压缩为6．3／5．3kbits／s时，符合ITU－G．723．1标准。CT8022内建有实时回音抵消和自动增益控制电路。当发送端与接收端抽样时钟不同步时，系统可自动添加或删除帧。另外，CT8022还提供了DTMF信号和呼叫继续音的产生和检测功能。可应用于H．323和H．324多媒体可视电话／视频会议等系统，也可用于实现数字数据／语音同传（DSVD）技术。

1 引脚说明

CT8022有128条管脚，分为6类。 

（1）主机接口引脚

HSTDB0～7：主机数据总线。

HSTAB0～3：主机地址线。其中HSTAB0用来选择16位控制字的高8位或低8位，当为0时选择低8位，为1时选择高8位。

HSTRDN：主机读允许信号。允许主机从由HSTAB1～3译码后所选择的主机接口寄存器中读出数据。

HSTWRN：主机写允许信号。允许主机向由HSTAB1～3译码后所选择的主机接口寄存器中写入数据。

HSTCSN：主机接口选中信号。在对CT8022读写时，该引脚与HSTRDN，HSTWRN和HSTAB0～3共同作用。当HSTCSN有效时，HSTAB0～3应保持不变。在DMA方式时，此信号应置为无效。

 

（2）数据／程序存储器引脚

MDB0～15：外部数据存储器数据总线。

ADDR0～15：外部数据存储器地址总线。

BSEL：外部数据总线字节选择。当外接非16位宽度的内存时该引脚有用。

DRDN：外部数据存储器读允许。

DWRN：外部数据存储器写允许。

PRDN：外部程序内存读允许。

PRWN：外部程序内存写允许。

CREADN：同时读取外部程序和数据存储器引脚。

DCSN：外部数据存储器片选信号。不用时接地。

（3）时钟引脚

SLK：CODEC接口移位时钟。

FSYNC：CODEC接口帧同步时钟。

XIN：晶体／外部时钟输入。

XOUT：晶体输出端。

CLKOUT：CT8022语音压缩芯片的核心频率。由内部频率45．056MHz分频得到。分频因子可通过命令设置。

PLLR，PLLC，PLLT，AVCC，AGND：PLL支持管脚。连接方法如图1所示。

PLLBYPASS：禁用内部PLL。用于XIN端直接外接90．112MHz时钟时用。

（4）CODEC引脚

DX0：用于串行输出已解压信号至CODEC0。

DR0：用于从CODEC0串行输入8／16bit格式信号。

DX1：用于串行输出已解压信号至CODEC1。

DR1：用于从CODEC1串行输入8／16bit格式信号。

（5）DMA引脚

 

TXDREQ：DMA发送请求信号。数据的传输可采用DMA方式或主机访问方式。具体方式可在初始化时通过向硬件控制寄存器（HCR）写控制命令来控制。

TXDACKN：DMA发送允许。

RXDREQ：DMA接收请求信号。 RXDACKN：DMA接收允许信号。

 

（6）其它引脚

GND1～18：接地引脚。

VCC1～18：接5V电源。

IRQN：中断请求信号。

RSTN：复位端口。

GPIO0～7：通用I／O脚。与该器件以前的系列CT8015兼容。

BRQN，ABORTN，EINTN：保留引脚。可通过10kΩ上拉电阻与VCC相连。 BGRNTN，BRDN：保留，不连接。

EXTP，BMODE，DBG，BOOT，URST，TEST：保留，接地。 

应当说明的是：在以上各管脚名称中，如果最后一个字母为N，则表示该管脚为低有效。

2 工作原理

2 .1与CODEC的接口

 

CT8022可以直接与一个或两个8 bit A／μ率编译码器（A／D和D／A）相连，也可以与16位线性编译码器相连。在作为输入／输出信号时，可通过主机接口命令来确定接口的具体数。当使用两个编译码器时，应保证其型号相同。CT8022可以向CODEC提供时钟信号，也可与编译码器使用共同的外部时钟信号。当CT8022向CODEC提供时钟信号时，时钟SCLK和FSYNC由其内部的时钟通过编程而分频得到。CODEC的抽样频率为FSYNC。SCLK、FSYNC和CT8022内部的时钟关系为：

 

SCLK＝CT8022的内部时钟／（N＋1），其中3≤N≤31；

FSYNC＝SCLK／（M＋1），其中18≤M≤1023。

 

式中M、N均为分频因子，具体值可根据采样频率在初始化时用命令写入。

2．2外部SRAM

 

CT8022至少需要8k×8的SRAM，以用来存储运算时所需的数据。基本操作和程序代码存储在片内的ROM中。CT8022与外部SRAM连接如图2所示。

 

其中BSEL用来选择高／低位字节，当SRAM地址线为16位时，此管脚不用。 

2．3主机控制接口 

对CT8022语音压缩芯片的控制是通过片内的8／16位控制／状态／数据接口来进行的。该接口可映像到内部的主机控制地址空间，使得CT8022可与廉价的8位或16位微控制器一起使用。控制器通过向控制寄存器写控制字来对CT8022进行操作，并通过读状态寄存器得到状态信息。语音数据可通过深度可变的、最 为16个字的接收或发送缓冲器由主机存取或DMA方式来进行记录或播放。些控制寄存器包括硬件控制寄存器（HCS）、硬件状态寄存器（HSR）、软件控制寄存器（SCR）、软件状态寄存器（SSR）、辅助软件控制寄存器（ASCR）和辅助软件状态寄存器（ASSR）等，而器件中的缓冲器则通过主机读／写数据缓冲访问端口来进行语言数据的操作。

 

CT8022包含两个16字（32字节）的数据缓冲区，通过它主机可以向CT8022发送数据，同时主机也可接收CT8022的数据。这两个缓冲区的访问权由CT8022控制，主机可通过两个16位的主机数据缓冲端口间接访问。由于主机数据总线为8位，因此应根据HSTAB0选择来访问高／低字节，并由CT8022 内部的地址计数器产生访问所需的地址。各个寄存器的地址如表1所列。

 

 

表中的HSTAB0用来选择16位控制字的高8位或低8位。当HSTAB0为0时选择低8位，为1时选择高8位；访问时先低8位，后高8位。

3 工作模式

CT8022主要的工作模式有：空模式、重放（解压缩）模式和记录（压缩）模式。

 

在加电或复位后，主机必须使芯片进入空模式，才能进行其它命令操作。此时，发送／接收缓冲器为空，而来自CODEC的数据将被忽略。

 

在重放模式中，CT8022中的发送寄存器被激活，主机应向CT8022发送已被压缩的数据，以对其进行解压。当数据中断时，CT8022将重复解压发送寄存器内的数据，并将其发送到CODEC，直到主机重新发送有效数据。

 

在记录模式中，CT8022中的接收寄存器被激活，CT8022将CODEC送来的数据压缩后送入接收寄存器，然后由主机将寄存器内的数据取走。若主机未能及时取走寄存器内的数据，那么，寄存器中的数据将被后一帧的数据所代替。

 

当系统处于全双工模式时，可同时进行语音的压缩与解压。

 

CT8022的编译码器循环模式为测试模式，可用于将CODEC送来的码流不经压缩而直接送回CODEC。

4 工作流程

主机可通过命令－应答协议来控制CT8022。对主机发出的每条命令CT8022都将产生状态应答信号，因此，主机在发出下一条命令前应先读取应答信号。主机对CT8022的控制命令通过写SCR来实现。当CT8022准备好接收命令后，应设置好HSR中的CONTROLREADY位。此时主机只能向SCR写命令。CT8022将通过写SSR来产生命令的应答信号。主机只有在HSR中的STATUSREADY位有效后才可从SSR中读取状态信息，并清除STATUSREADY位。由于CT8022的控制寄存器为16位，而主机接口为8位，因此主机在写控制字时，应先写低字节，后写高字节。

4．1初始化

 

在使用CT8022时，必须先对其进行初始化操作，具体过程如下：

（1）在系统加电或复位后，主机访问HSR，直到CONTROLREADY位有效。

（2）主机首先向SCR写入设置CT8022为空模式的命令0000H。

（3）CT8022产生应答，并置HSR的STATUSREADY位。

（4）主机检测到STATUSREADY位有效时，从SSR读取状态信息。

（5）主机向SCR写入CODEC的配置命令。

（6）CT8022根据配置命令配置与CODEC的接口，并产生应答信息，同时置STATUSREADY位。

（7）主机检测到STATUSREADY位有效时，从SSR读取状态信息。

4．2写控制字

 

在初始化完成后，主机便可写入控制字，以规定CT8022的具体工作状态。

 

下面以与ITU－G．723．1兼容的6．3kbits／s压缩算法为例来说明设置CT8022为压缩状态（记录模式）的具体过程。假设CT8022已经初始化完成并处于空模式，且CODEC接口符合G．723．1要求。其过程如下：

（1）主机检测HSR的CONTROLREADY位。

（2）通过向SCR写入命令字5131H来设置速率为6．3kbit／s。

（3）CT8022通过SSR发出应答信号。

（4）主机检测HSR的STATUSREADY位，检测到该位后读取SSR，并将STATUSREADY自动清零。

（5）向SCR写入控制字5102H，以使数据可以在主机读／写数据缓冲端口与CT8022内部寄存器自动交换。

（6）CT8022通过SSR响应命令。

（7）主机检测HSR的STATUSREADY位，检测到后读取SSR，并将STATUSREADY自动清零。

（8）主机向SCR写入控制字1C03H，表明主机将通过主机接收数据缓冲访问端口读取数据。 （9）CT8022完成内部同步，并产生应答。

（10）主机检测HSR的STATUSREADY位，检测到后，读取SSR，并将STATUSREADY自动清零。

（11）至此，CT8022已处于记录模式。可以对由 CODEC发送来的数据以30ms的长度为一帧进行压缩。每个压缩的数据帧通过以下两种方式由CT8022送至主机：第一种是由主机检测HSR中的RXReady，然后等待该位被置位。第二种是主机从主机接收数据缓冲访问端口读取12个字的数据。

4．3停止操作

若要停止记录，可进行如下操作：

 

（1）向SCR写入空模式命令字0000H，或执行停止记录命令5120H。

（2）CT8022停止对数据的压缩，并清除RXReady位。

（3）CT8022向SSR写入命令应答信息。

（4）主机检测HSR的STATUSREADY位，检测到后读取SSR，并将STATUSREADY自动清零。

5 应用电路

由CT8022和主机组成的语音压缩应用电路框图如图3所示。