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第七章 工程问题的DSP实现（一） DTMF的编解码 用DSP实现双音多频（DTMF）的拨号产生和解码。 DTMF Dual-Tone Multiple Frequency 实现步骤 对象分析 对象分析 对所要开发的系统的功能、性能要有深入的了解和分析，尤其对技术指标，要作透彻的理解和把握。 DTMF用一对频率（行频/列频）来表示一个符号（电话键盘上的0—9，A—D，*，#，共16个符号） 一次按键的时间是100ms，其中，频率对存在的时间是45ms，不允许超过55ms，其余的时间是静音。 CCITT关于DTMF的指标 Low band： 697、770、852、941（Hz） RBW3.5% High band： 1209、1336、1477、1633（Hz）RBW3.5% TWIST： STD 4dB REV 8dB DYN RANGE： 25dB GUARD TIME： MIN TONE TIME 45ms SNR： NOISE -24dBV 算法设计 算法设计是非常关键的步骤，因为算法决定运算量和存储器的大小，从而决定DSP的选择，进而决定系统的设计，包括硬件和软件的设计。 DTMF拨号的产生 基于DSP的DTMF的音频信号发生器，使用两个二阶的数字正弦波振荡器，一个产生行频，一个产生列频。 DTMF发生器的系数和初始条件 DTMF发生器的信号流程 音频检测 Goertzel算法是DTMF解码器的基础，实际上是一个两极点的IIR滤波器。 DFT或FFT需要在处理之前准备好一个数据块，而Goertzel算法是一个递归的结构，就每个输入的样本进行计算。 Goertzel算法 Goertzel算法的特点 Goertzel算法的IIR滤波器结构涉及两个复共轭极点，但对于实际的DTMF音频检测，只要有幅度信息就够了（实际上使用幅度平方），从而简化为只需要一个实系数参与计算。 Goertzel算法要比FFT快得多，因为只需要提供8个行/列频和它们的二次谐波的信息（二次谐波的信息用于将DTMF与话音或音乐区别开来）。 行频/列频及相应的系数 有效性检查 信号强度 DTMF行频、列频信号之和的强度是否达到一定的门限值 有效性检查 扭曲度 标准扭曲： 行频峰值 列频峰值 4dB 反向扭曲： 列频峰值 行频峰值 8dB 有效性检查 二次谐波强度 以便将DTMF信号与其他语音信号、音乐信号等区别开来。 有效性检查 数字信息的稳定性 如果一个数字成功地检测到两次，认为该数字是稳定的 有效性检查 数字信息的有效性 检测到的数字前面必须是静音符时，该数字才是有效的，以便将各次击键区别开来 编码器对速度和存储器的要求 解码器对速度和存储器的要求 DSP芯片选择 算法对DSP芯片计算速度的要求 系统的管理（如任务管理、进程管理、存储器管理、I/O管理等）对DSP的要求 片内存储器和片外存储器的要求（包括容量的要求和速度的要求） DSP芯片选择 对外设（如串口、并口、定时器、总线宽度、等待状态等）的要求 DSP封装对印制板的设计影响甚大 开发环境 技术支持 性能价格比 DSP芯片的速度 DSP的片内存储器 DSP的外设 BGA（BALL GRID ARRAY） PLCC（PLASTIC J-LEADED CHIP CARRIER） PQFP（PLASTIC QUAD FLAT PACK） PDLP（PLASTIC DUAL-IN-LINE PACKAGE） LCCC（LEADLESS CERAMIC CHIP CARRIER） 系统设计 硬件系统设计 系统的实现 从C程序作起 用C Compiler将C源程序编译成为汇编语言源程序，然后汇编、连接后输出可执行代码；也可以使用shell程序，将编译、汇编、连接一齐完成 源程序分析器 输入是C源文件。读入源语句，检查语法和语意错误，写出一个中间文件（.if） 优化器 可选择项。其输入是分析器产生的中间文件（.if）。当运行优化器时，用户可以选择优化的层次。产生一个与中间文件格式相同的高效率版本。 代码生成器 输入是分析器或优化器产生的中间文件（.if或.opt文件），产生一个汇编语言源文件 内部列表公用程序 输入是C编译器产生的汇编语言源程序和C源程序。产生的是按C文件的语句展开的汇编语言源文件 汇编器和连接器 汇编器的输入是代码生成器产生的汇编语言