基于DSP的低码率语音实时必威体育官网网址通信系统的设计与实现精要.doc

函授毕业设计 基于DSP的低码率语音实时必威体育官网网址通信系统的设计与实现 目录 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 必威体育官网网址通信概述 2 1.2.1 语音加密的研究现状 2 1.2.2 必威体育官网网址通信的背景知识 4 1.2.3 数据加密技术 4 1.3 语音编码的发展概况 7 1.4 数字语音处理方法 8 1.5 课题研究主要开展的工作 8 1.5.1 低码率语音编码技术的研究和实现 8 1.5.2 加密算法的研究和实现 9 1.5.3 设计实现了基于DSP的低码率语音实时必威体育官网网址通信系统 9 1.5.4 系统性能评测 9 1.6 本文选题和论文结构 9 第2章 基于DSP的低码率语音必威体育官网网址通信系统的总体设计 10 2.1 数字信号处理器概述 10 2.2 数据流程 11 2.3 系统实现的硬件平台设计 12 2.4 系统软件设计 13 2.4.1系统功能模块描述 15 2.4.2初始化模块 16 2.4.3 串行中断服务模块 16 第3章 MELP算法及其DSP实现 18 3.1 MELP声码器算法 18 3.1.1 分析器 18 3.1.2 合成器 19 3.2 MELP编解码模块的DSP实现 20 3.2.1 MELP算法 20 3.2.2 算法实现过程中的优化 22 第4章 低码率语音必威体育官网网址通信系统功能模块的设计与实现 24 4.1 实时语音信号采集与回放 24 4.2 语音加密模块的实现 24 4.3 实时传输的实现 25 4.3.1 CPU初始化程序 25 4.3.2 数据发送 25 4.3.3 数据接收 26 4.4 密钥协商的实现 26 小结 28 致谢 29 参考文献 30 摘 要 语音必威体育官网网址通信是防止语音内容被窃听的通信方式，在军事和商业上具有极大的实用价值。采用数据加密技术是语音必威体育官网网址通信的重要手段。信道带宽是非常有限和宝贵的资源，而低码率语音编码技术是节省带宽的重要方法之一。DSP(数字信号处理器)是适用于数字信号处理的专用微处理器，能够快速、有效地实现语音压缩编码和语音数据加密。 本系统就是以低码率语音编码技术和数据加密技术为背景，以数字信号处理技术为实现手段，以DSP为处理器，就如何在节省信道带宽占用的同时又能保证语音信息的安全性，提出了基于TMS320F2812DSP的低码率语音必威体育官网网址通信系统方案。为了在节省带宽资源的同时保证良好的话音质量，系统采用2.4kbps的MELP低码率语音编码算法，并针对TMS320F2812的硬件特性对MELP算法的实现进行汇编优化。为了保证语音通信的安全，系统采用实现速度快安全性高的AES算法来加密压缩后的语音信号。密钥协商采用的是Differ-Hellman协议。由于采用DSP实现和软件模块化设计，系统具有良好的扩展性，能够更换语音压缩编码算法和加密算法，所以本系统又可以作为低速率语音实时必威体育官网网址通信的实验平台。 最后系统进行了测试，效果满意，基本达到了设计要求。 关键字: 必威体育官网网址通信；语音加密；DSP；MELP；AES 第1章 绪论 1.1 课题背景 TMS320F2812数字信号处理器是TI公司必威体育精装版推出的32位定点DSP控制器，是目前控制领域最先进的处理器之一。其频率高达150MHz，大大提高了控制系统的控制精度和芯片处理能力。TMS320F2812芯片基于CC++高效32位TMS320C28x DSP内核，并提供浮点数学函数库，从而可以在定点处理器上方便地实现浮点运算。在高精度伺服控制、可变频电源、UPS电源等领域广泛应用，同时是电机等数字化控制产品升级的最佳选择。TMS320F2812 DSP集成了128KB的闪存，可用于开发及对现场软件进行升级时的简单再编程。优化过的事件管理器包括脉冲宽度调制PWM）产生器、可编程通用计时器，以及捕捉译码器接口等；该器件还包括4K16 Boot ROM 18K16 RAM 128K16 Flash 速度 6.6ns的指令周期，每秒可以执行150M条指令。 事件管理器（EV） 12路比较PWM通道； 4个16位通用定时器，均具有4种计数模式； 6个全比较单元； 6个捕获单元，其中4个具有连接正交编码器脉冲的功能； 外部时钟输入和外部比较输入。 模/数转换器（ADC） 内置具有两个8选1多路切换器和双采样保持器的12位ADC内核； 快速的转换时间（S/H+转换）为80ns（ADC工作在25MHz）； 16个模拟输入通道； 自动排序功能，具有两个独立的最多可选择8个模拟转换通道的排序器，可独立以双排序器模式工作，也可级连后组成最多可选择16个通道的模式，每次需要转换的通道均可通过编程来选择。 多个触发源可启动ADC，可通过软件、E