TMS320C5509的铁路通信语音实时系统设计(6)
图 2-1 系统设计框图
C5509 与JTAG口连接，供连接仿真器，进行实验调试之用。因为 C5509 的片内
RAM和 ROM都较小，分别只有 128K和32K。而语音编码算法需要存储大量的帧数
据和传递参数，故需要外接扩展存储芯片 SDRAM 和FLASH。
系统的工作流程是：外部语音信号由 AIC23 芯片进行采集并作 A/D 转换，经
McBSP 传输到C5509 芯片中进行编码，编码后会用到 SDRAM 和FLASH 进行数据存
储，再经过解码，重建语音信号，经 AIC23 芯片进行 D/A转换后输出。
2.1 DSP 芯片选型
在考虑选用哪种 DSP 芯片时，我们首先考虑的是选用定点 DSP 还是浮点 DSP，
其次是从系统所要求的运算速度、功耗等因素来选择。一般设计 DSP 系统时，选择
DSP 型号主要考虑以下几种因素。 本科毕业设计说明书（论文） 第8 页 共 42页
1. DSP 芯片的运算速度
2. DSP 的价格
3. DSP 芯片的运算精度
4. DSP 芯片的硬件资源
5. DSP 芯片的软件资源
由于定点DSP 具体结构简单、体积小、功耗低、成本小和具有较多的外围电路接
口等优点，并且 G.723.1 语音编解码算法标准本身提供的一些系数是用定点来表示
的，再加上性价比等各方面的综合因素，所以选用定点DSP 比较合适。
TMS320C55xDSP 是德州仪器（TI）C5000 DSP 系列里最新的一代产品[25]
。C55x
对 C54x 有很好的兼容性，与 C54x 源代码兼容。C55x 继承了 C54x 的发展趋势，低
功耗、低成本，在有限的功率条件下，保持最好的性能。工作在 0.9V 下，其核的功
能仅为0.05mW/MIPS，而性能达到800MIPS（400MHz），对数字通信等便携式应用
所提出的挑战，提供了有效的解决方案。
与工作频率为 120MHz 的C54x 相比，300MHz 的C55x 性能大约提高 5倍，而功
耗降为 1/6。与 C54x 相比，C55x 的核有两个乘法与累加器（MAC），增加了累加器
（ACC）、算术逻辑单元（ALU）、数据寄存器等，配合以并行指令，所以每个机器周
期的效率提高了一倍。其指令集是 C54x 的超集，加入了适应扩展的硬件单元的指令。
C55x的指令长度从8bit到48bit.这种长度可变的指令可以使每个函数的控制代码
量比C54x 降低40%。减少代码量，就意着减少存储器的用量，从而降低系统成本。
TI公司的 TMS320C55xx 系列是目前应用最广泛的定点运算 DSP 之一，它是一种
基于改进的哈佛（Harvard） 结构的16位处理芯片，内部有 1条32位的程序数据总线、
6 条 16 位的数据总线和 6 条 24 位的程序及数据地址总线，这种并行的多总线结构，
使VC5509 能在一个 CPU 周期内完成一个32 比特程序代码的读、3个16 比特数据的
读和 2 个 16 比特数据的写。大大提高了 CPU 数据处理的能力。VC5509CPU 的主时
钟能工作在 160MHz 或 200MHz，单指令周期最短为 5ns，每个周期能执行一条指令
或并行的两条指令，最大运算能力为 400MIPS（每秒百万指令），完全能够满足当前
所有单路语音压缩编码算法的运算量需求。
2.2 音频处理芯片
在以 TMS320C5509A 为核心的语音处理系统中，采用了专为音频处理应用设计
的编解码器件 TLV320AIC23，来完成模拟语音信号的采样和数字音频信号的 D/A 转
换。利用TMS320C5509A 片内多通道缓冲串口（McBSP），通过 I2
C 总线来对 AIC23
进行控制，从而实现具有较强功能的语音处理系统。
TLV320AIC23 是 TI推出的一款高性能的立体声音频 Codec 芯片，AIC23 内置耳