基于FPGA的语音压缩G729协议的AXI总线设计与验证

发布时间：2020-08-17 17:36

【摘要】：语音压缩是现代多媒体通信中实现低速率语音通信的关键技术,它的性能高低直接影响整个系统的网络带宽、实时性以及语音通信质量。G.729语音压缩算法是由国际电信联盟提出的,具有较低编码速率、较低延时和较高合成语音质量的高效压缩算法。然而,影响系统实时性的,除了算法的处理延时之外,高效的传输策略也是一个不可忽略的重要因素,而基于AXI总线的片上互连总线具有高带宽、低延时、支持突发传输等特性得到广泛的应用,因此针对G.729语音压缩算法,研究其基于AXI总线的互连通信具有一定的工程意义与价值。论文首先研究了基于AMBA总线的互连和通信机制,了解当前业界主流的片上总线的协议类型,重点研究了基于AXI4总线协议的协议特性和SOC架构。然后,结合算法实际应用需求,提出基于AXI4总线的语音压缩G.729算法的SOC验证框图,并针对音频收发控制单元进行了详细的模块划分和功能定义。论文采用自顶向下的设计方法,对语音压缩G.729算法音频收发控制单元进行了模块的划分和结构的设计,采用Verilog HDL完成了音频接口的串并与并串转换、128话路的通道复用与解复用、A律的压缩编码与解码、基于AXI总线的主设备接口转换以及DDR的传输与存储等模块的RTL设计。采用Modelsim仿真软件完成了模块及环路系统的功能仿真,并给出相应的仿真结果。利用Vivado开发平台进行设计的综合、布局布线,并给出RTL级的视图和逻辑资源的使用情况。最后基于XILINX公司KC705开发平台进行验证,实现了基于AXI总线的算法前端接口的传输与存储测试。功能仿真和FPGA验证结果表明,本文设计的基于AXI总线的G.729语音压缩算法接口模块可以完成数据的传输与通信。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN912.3;TN791
【图文】：

图１－１典型ＶＯＩＰ系统逡逑１逡逑

设备间,主从,总线,点对点式

复杂桥接的情况下进行高频操作，同时也为互连结构的实现提供极大的灵活性。ＡＸ丨总线包含了邋５逡逑个不同的通道，用以描述待传输数据特性。分别是读地址通道、读数据通道、写地址通道、写数据逡逑通道以及写响应通道，具体如图２－１所示。逡逑逦Ｍ逦逡逑Ｗｒｉｔｅ邋Ａｄｄｒｅｓｓ／Ｃｏｎｌｒｏｌ邋）逡逑＾逦Ａｗｒｅａｄｙ逦逡逑逦＼逡逑Ｗｒｉｌｃ邋Ｄａｔａ逦）逡逑＿＾逡逑＾逦Ｗｒｅａｄｙ逦逡逑＾逦逡逑Ｍａｓｔｅｒ邋＼逦Ｗｒｉｔｅ邋Ｒｅｓｐｏｎｓｅ逦Ｓｌａｖｅ逡逑Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋＼Ｊ逦Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ逡逑逦Ｂｒｅａｄｙ邋逦？逡逑逦＇＼逡逑Ｒｅａｄ邋Ａｄｄｒｅｓｓ／Ｃｏｎｔｒｏｌ邋〉逡逑４逦Ａｒｒｃａｄｖ逦逡逑／Ｉ逦逡逑＼逦Ｒｅａｄ邋Ｄａｔａ逡逑逦Ｒｒｅａｄｙ邋逦？逡逑图２－１单主从设备间ＡＸＩ总线通道互连逡逑图２－１展示了单主从设备间的总线互连通道，即点对点式互连。单主从设备间的数据传输无外逡逑乎两种情况，一种是主设备向从设备写数据，此时需用到写地址、写数据和写响应通道。主设备通逡逑过ＷｒｉｔｅＡｄｄｒｅｓｓ／Ｃｏｎｔｒｏｌ通道，告知从设备此次写交易的传输特性，包括地址信息、采用的传输机逡逑制、缓存机制、访问机制等，从设备按照约定好的规范接收并存储来自主设备Ｗｒｉｔｅ邋Ｄａｔａ通道上的逡逑数据并通过Ａｗｒｅａｄｙ和Ｗｒｅａｄｙ握手信号保证写数据的正确传输。写响应通道目的是建立主从设备逡逑之间的安全传输机制，当一次写交易完成，从设备通过Ｗｒｉｔｅ邋Ｒｅｓｐｏｎｓｅ通道反馈给主设备此次写交逡逑易的传输状态

时序图,突发传输,时序图,写数据

＼Ｊ邋｜逦ｉｆ邋！逦｜７—ｐｆ—｜逦ｈ＼＿逡逑图２－２邋ＡＸＩ读突发传输时序图逡逑图２－３为一个基本的写Ｂｕｒｓｔ操作的时序图，主设备通过写地址通道发起两次写交易请求的同时逡逑通过写数据通道发送有效写数据，这样做可以减少写操作的写延时。图２－３采用确认写地址接收完逡逑毕后才发送写数据的控制策略。主设备的ＡＷＶＡＬＩＤ信号及地址控制信号应该一直保持有效直到从逡逑设备确认接收。写数据通道的ＷＶＡＬＩＤ和写数据亦然。ＷＬＡＳＴ信号在写交易的最后一次写传输时逡逑拉高，当从设备接收完所有的数据时，应该通过写响应通道

【参考文献】