来源：电子设计应用 作者：刘建伟 王蕾 牛涛 申建德 赵江海

    摘 要：本文介绍了一种新型列车语音记录设备的系统架构、特点和软硬件实现方法。运用dsp技术对语音信号进行处理、压缩和记录，实现了机车语音联控和列车当前状态信息的记录，进而规范乘务员的工作用语并协同监控装置分析行车故障。

    关键词：a/d转换；语音数据编码；循环冗余校验

    前言

    列车运行监控记录装置在铁路的安全运输过程中发挥了巨大的作用，但不足的是没有语音记录功能。为了解决这个问题，按照铁道部的技术要求，本文研究开发了一种新型列车语音记录设备。该设备主要用于对乘务员机车联控进行录音，并可协同监控装置分析行车事故，为机务部门和运输部门的科学管理提供新的技术手段。鉴于常见设备的技术指标及标准，对于语音的数字化，以16khz的采样频率、16位量化精度进行采样，在编码方面，采用mpeg-2压缩编码方式。

    硬件系统组成

    该语音记录设备如图1所示，整个系统由 adc、dsp、cpld控制器、flash大容量存储器及lcd显示屏等组成。

    在本系统中，adc用来完成信号的转换，数据格式在16、18、20位之间可选，dsp为系统的核心数字处理器，功能强大，完成数字信号的压缩编码，cpld用于数据传送的控制以及对adc、flash和lcd显示屏等器件的初始化检测设置， flash用来存储数据， lcd显示屏用来显示当前系统的状态，如运行等待和数据处理等。系统上电后，若有语音信号，则输入adc，得到一串数字信号送入dsp 进行数据压缩编码，经过压缩编码的数据由cpld存储到flash中，整个系统以流水线的方式工作，数据的采集、压缩编码和存储同时进行。

    a/d转换器uda1341ts

    uda1341ts是由philips公司生产的一款单片立体声a/d、d/a转换器，工作电压为3.0v，信噪比为97db，具有双通道输入功能，采样频率在16，32和44.1khz之间可选。

    uda1341ts与dsp构成语音信号采集系统，主要涉及到位采样时钟(bck)、字同步时钟(ws)、采样数据输出(datao)、系统时钟输入(sysclk)这几个对时序有要求的引脚。系统中，datao作为输出引脚，与dsp的bdr0引脚相连；bck、ws、sysclk作为输入引脚，其时序由dsp供给。uda1341ts的系统时钟只能是256fs、384fs、512fs，通过对状态寄存器的sc0位和sc1位编程可实现系统时钟的选择设置。这里fs是语音信号的采样频率。在采样数据时，ws用来指明uda1341ts的datao输出的有效数据。当系统对vinl(左声道)端口进行采样时，ws的上升沿表明一帧数据的起始，下降沿表明一帧数据的结束；当系统对vinr(右声道)端口进行采样时，ws的下降沿表明一帧数据的起始，上升沿表明一帧数据的结束。

    图1 系统总体结构图

    uda1341ts提供了一个l3端口，利用cpld控制器对l3的l3data、l3mode和l3clock三个引脚进行编程，可以设置其内部的寄存器。当l3mode引脚为低电平时，通过l3data引脚输入寄存器地址信息；当l3mode引脚为高电平时，通过l3data引脚输入有关寄存器设置的数据信息(如设置芯片系统时钟频率、数据输入格式、芯片工作模式等)。uda1341ts与dsp的mcbsp(多通道缓冲同步串口)相连，各种同步信号由dsp产生，这样就保证了新数据的正常接收以及已接收数据的正常处理。uda1341ts与dsp的硬件连接如图2所示。

    语音编码器tms320vc5402

    数字语音信号的压缩需要大量的数字信号处理，一般单片机是无法完成的，所以本系统选用ti公司的dsp芯片tms320vc5402(以下简称c5402)对语音信号进行压缩处理。

    c5402通过它的mcbsp与语音采样转换器uda1341ts通信。mcbsp提供了全双工的通信机制，以及双缓存的发送寄存器和三缓存的接收寄存器，允许连续的数据流传输，数据宽