SSI端口的多路語(yǔ)音復(fù)用方案設(shè)計(jì)

摘　要：　同步串行接口（SSI）是各類DSP處理器中的常見(jiàn)接口。工作在網(wǎng)絡(luò)模式下的SSI端口在某些應(yīng)用場(chǎng)合非常重要。本文先對(duì)工作在網(wǎng)絡(luò)模式下的SSI端口的工作原理及特性進(jìn)行了介紹，隨后提出了SSI端口在網(wǎng)絡(luò)模式下的幾種應(yīng)用方案。 
關(guān)鍵詞：同步串行接口，編解碼器，正常模式，網(wǎng)絡(luò)模式

1　引　言
　　同步串行接口（SSI）是各類DSP處理器中的常見(jiàn)接口，這是因?yàn)榫幗獯a器（Coder／Decoder，CODEC）的數(shù)字接口即為SSI。在大多數(shù)的DSP應(yīng)用中，通常只需要一個(gè)CODEC，然而在諸如與電話相關(guān)的一些應(yīng)用中卻經(jīng)常需要將兩路語(yǔ)音信號(hào)接入到DSP處理器上。圖1就是這樣的一個(gè)典型應(yīng)用：為了進(jìn)行回聲抵消（Acoustic Echo Cancel，AEC）處理，需要將近端和遠(yuǎn)端兩路語(yǔ)音信號(hào)都接入到DSP處理器中。

　　現(xiàn)在，DSP處理器的I／O通常都是數(shù)字接口，因而它與語(yǔ)音信號(hào)之間需要插入CODEC以進(jìn)行模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換。DSP外圍接口與CODEC間的標(biāo)準(zhǔn)接口為SSI，DSP處理器以及某些微處理器都帶有該接口模塊。但是如果某DSP處理器只有一個(gè)SSI端口，那么我們?cè)撊绾螌陕罚ɑ蚨嗦罚┱Z(yǔ)音信號(hào)接入到這一個(gè)SSI端口上去呢？

　　下面就以Motorola公司的56800系列DSP處理器中具有代表性的DSP56824為例，對(duì)其SSI端口的功能特性作一簡(jiǎn)單介紹，之后，再就上述問(wèn)題給出相應(yīng)的解決方案以供參考。

2　SSI端口介紹
　　圖2是SSI模塊的結(jié)構(gòu)框圖?？梢钥闯?，SSI端口的發(fā)送和接收是相互獨(dú)立的兩個(gè)部分。其對(duì)外接口有六根信號(hào)線：

   ·STD（SerialTransmitData）：串行數(shù)據(jù)輸出線。
    ·SRD（SerialReceive Data）：串行數(shù)據(jù)輸入線。
　　·STCK（Serial Transmit Clock）：串行數(shù)據(jù)輸出的位同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。在同步模式下也被用作串行數(shù)據(jù)輸入的位同步時(shí)鐘。
　　·SRCK（SerialReceive Clock）：串行數(shù)據(jù)輸入的位同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。
　　·STFS（SerialTransmitFrame Sync）：串行數(shù)據(jù)輸出的幀同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。在同步模式下也被用作串行數(shù)據(jù)輸入的幀同步時(shí)鐘。
　　·SRFS（SerialReceive Frame Sync）：串行數(shù)據(jù)輸入的幀同步時(shí)鐘，可被配置成輸入或者輸出腳。

　　SSI端口的應(yīng)用非常靈活，可通過(guò)配置相應(yīng)的控制寄存器將SSI端口設(shè)置成應(yīng)用中所需要的工作方式。SSI具有兩種基本的操作模式：正常模式和網(wǎng)絡(luò)模式，每種模式又都支持同步和異步協(xié)議。SSI端口在正常模式下每一幀中只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)字（即經(jīng)過(guò)采樣量化編碼后的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)，數(shù)據(jù)字位寬可通過(guò)配置相應(yīng)寄存器來(lái)改變）；而在網(wǎng)絡(luò)模式下每一幀中可以傳輸2到30個(gè)數(shù)據(jù)字。同步和異步協(xié)議是針對(duì)SSI發(fā)送與接收部分的相互關(guān)系來(lái)說(shuō)的。在異步模式下，SSI端口的發(fā)送和接收部分完全相互獨(dú)立，都擁有各自的位同步時(shí)鐘和幀同步時(shí)鐘；而在同步模式下，SSI端口的發(fā)送和接收部分共用同一個(gè)位同步時(shí)鐘STCK和同一個(gè)幀同步時(shí)鐘STFS。幀同步信號(hào)，顧名思義，即，用作數(shù)據(jù)幀的同步，該信號(hào)可配置成短幀模式（幀同步信號(hào)為一個(gè)位時(shí)鐘寬度）和長(zhǎng)幀模式（幀同步信號(hào)為一個(gè)數(shù)據(jù)字寬度）。

　　更直觀地，不同模式下SSI端口的信號(hào)時(shí)序關(guān)系見(jiàn)圖3和圖4。這里，我們假設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)字為8bit寬，即，對(duì)模擬信號(hào)采用8級(jí)量化。

3　應(yīng)　用
　　在對(duì)SSI端口有了深入的了解之后，我們便可以就引言中提出的問(wèn)題給出幾種切實(shí)可行的解決方案了。

3．1　方案一
　　圖5為方案一的連接示意框圖。DSP中的SSI端口工作在網(wǎng)絡(luò)模式，并設(shè)定每一幀為兩個(gè)時(shí)隙，即，每一幀中傳輸兩個(gè)數(shù)據(jù)字；采用同步協(xié)議，發(fā)送和接收部分共用同一個(gè)位同步時(shí)鐘信號(hào)STCK和同一個(gè)幀同步信號(hào)STFS；幀同步信號(hào)采用長(zhǎng)幀模式，即為一數(shù)據(jù)字寬。由DSP中的SSI端口驅(qū)動(dòng)位時(shí)鐘信號(hào)和幀同步信號(hào)。

　　假定CODEC為8K采樣，并采用8級(jí)量化。由此，可以確定SSI端口的幀頻為8kHz，位時(shí)鐘頻率為128kHz（128kHz＝8kHz×8×2）。

　　DSP中的SSI端口與CODEC間信號(hào)的時(shí)序關(guān)系見(jiàn)圖6。
3．2　方案二
　　圖7為方案二的連接示意框圖，DSP中的SSI端口的配置與方案一的完全相同。

    由于位時(shí)鐘頻率是幀頻的16倍，且它們之間是完全同步的，因而幀同步信號(hào)在位時(shí)鐘的移位下，經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘周期所得到的結(jié)果即相當(dāng)于取反。因而，DSP中的SSI端口與CODEC間信號(hào)的時(shí)序關(guān)系與方案一中是完全相同的，參見(jiàn)圖6。

既然如此，為什么還要提出該方案呢？
　　原因之一：該方案下，幀同步信號(hào)既可以采用長(zhǎng)幀模式也可以采用短幀模式，因而具有一定的靈活性。

　　原因之二：該方案并不局限于每幀傳輸2個(gè)數(shù)據(jù)字，通過(guò)增加移位寄存器即可支持每幀2～32個(gè)數(shù)據(jù)字的傳輸，即，支持多路語(yǔ)音信號(hào)的接入。

　　下面舉例說(shuō)明該方案，假設(shè)每幀傳輸3個(gè)數(shù)據(jù)字并采用短幀模式，幀頻為8kHz，位時(shí)鐘頻率為192kHz（192kHz＝8kHz×8×3）。

　　圖8為連接示意框圖。圖9為DSP中的SSI端口與CODEC間信號(hào)的時(shí)序關(guān)系圖。

3．3　方案三

　　這種方案是通過(guò)選擇雙聲道的CODEC來(lái)實(shí)現(xiàn)的，連接示意框圖參見(jiàn)圖10。這時(shí)，CODEC中的SSI端口就工作在網(wǎng)絡(luò)模式，每幀為兩個(gè)時(shí)隙，它在第一個(gè)時(shí)隙中傳輸左路采樣信號(hào)，而在第二個(gè)時(shí)隙中傳輸右路采樣信號(hào)。我們將DSP中的SSI端口作相應(yīng)的配置即可實(shí)現(xiàn)我們所需要的功能，具體情形就不贅述了。這里需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，位時(shí)鐘和幀同步信號(hào)也有可能是由CODEC一方來(lái)驅(qū)動(dòng)的。

4　結(jié)束語(yǔ)
   本文先以Motorola公司的56800系列DSP處理器中具有代表性的DSP56824為例對(duì)SSI端口的主要功能特性作了簡(jiǎn)單介紹，之后，就“如何將兩路（或多路）語(yǔ)音信號(hào)接入到一個(gè)SSI端口”這一問(wèn)題提出了幾種應(yīng)用解決方案，并對(duì)各種方案的原理及其特點(diǎn)作了分析討論。