2.3 內聯指令的應用和C程序中嵌入匯編語句

　　由于語音編碼的特點，編解碼函數都是由一些基本的加減乘除簡單函數組織而成，這些函數定義在BASIC OP.C和OPER_32B.C兩個文件中，如果能夠對這些簡單函數進行內聯指令(intrinsic)的優化，就能達到事半功倍的效果。內聯指令是匯編指令的直接映射，具有很高的效率。例如：

　　 #define muh_ r(varl，var2)　　　　　_mpylir(varl，var2)

　　 #define L_ add(L_var1，L_var2)　　　 _sadd(L_var1，L_var2)

　　 #define L_ muh(var1，var2)　　　　　 _smpy(var1，var2)

　　 在C程序中嵌入匯編語句的方法比較簡單，只需在匯編語句的左右加上一個引號，然后用小括弧將匯編語句括住，并在括弧前加上ASM標識符，例如ASM(“匯編語句”)。采用這種方法一方面可以在C程序中實現用C語言無法實現的一些硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器、中斷使能或屏蔽、讀取狀態寄存器和中斷標志寄存器等；另一方面，也可以用這種方法在C程序中的關鍵部分用匯編語句代替C語言以優化程序。而采用這種方法的缺點是比較容易破壞C環境，因為C編譯器在編譯嵌入了匯編語句的C程序時并不檢查或分析所嵌入的匯編語句。采用這種方法需要注意以下幾點：

　　(1)不要破壞C環境，因為C編譯器并不檢查和分析嵌入的匯編語句。

　　 (2)匯編語句不要改變C程序中變量的值，不要在匯編語句中加入匯編器而改變匯編環境。

　　 在簡化算法的基礎上，使用CCS提供的C優化器進行C語言優化，同時還使用內聯函數和匯編優化。

　　3 G.729在TMS320C5416上的實現

　　3.1 TMS320C5416的體系結構和應用

　　 TMS320C5416(以下簡稱C5416)是TI公司最近推出的一款高性價比的通用l6位定點DSP芯片，它的內核CPU基本組成與TMS320C54X系列一樣。C5416的單指令周期為6．25 RS，每秒執行的指令數為160×106，指令系統豐富并具有很多多功能指令，使用了6級指令流水線結構，這些都很適合實現低時延的G．729聲碼器。采用一個40bit ALU、128K×16bit片內RAM(包括64KB的片內DARAM和64KB的片內SARAM)、3個獨立的l6bit數據內存總線、1個程序內存總線、3個MCBSP、6信道DMA控制器、1個8／l6位并行增強主機端口接口及2個l6bit計時器。

在TMS320C5416中通過PCM3002進行語音信號的A/D和D/A轉換，PCM3002使用兩個串行通道，一個用于控制內部寄存器，另外一個用于數據傳輸。在系統板TMS320C5416中默認的語音信號的抽樣率是48kHz，通過修改PCM3002的內部控制寄存器，設定PCM3002信號的抽樣率。為了滿足G.729編碼的要求，PCM3002信號的抽樣率為8 000Hz。為了充分利用DSP進行信號處理，通過使用MCBSP和DMA把抽樣的數據送入DMA的緩沖區中，當緩沖區滿時產生一次中斷，DSP把DMA的緩沖區中的數據讀入DSP中進行處理，然后把處理過的數據送入DMA發送緩沖區。

　　3.2 G.729在TMS320C5416的實現

　　G.729的處理過程中采用塊處理技術如圖3所示。按照G.729標準，每塊(幀)由80個樣本組成，最初80個樣本被存起來，處理過程中有兩個操作是同時進行的。在處理塊L中數據的同時，存儲L+1塊的數據。

　　在G.729軟件仿真時發現運算量較大的部分是LSP系數的矢量量化與激勵碼本(自適應碼本和固定碼本)的搜索，這兩個部分的運算量大約占全部編解碼運算量的60%以上。所以在優化過程中，著重對固定碼本Acelp_Code_A()、分數基音分析pitch_fr3()、開環基音分析pitch_ol_fast()、增益量化Qua_gain()等占據絕大多數運算量的函數進行了優化；僅僅簡化算法不能滿足實時要求，還使用了CCS提供的C優化器進行C語言優化，同時還可以使用內聯函數和匯編語句。經過以上處理后，輸出的信號滿足通信要求。通過分析優化前后這些主要模塊的速度對照表（如表1所示），可以看出各個主要模塊的優化效果是比較明顯的。一幀語音信號經過處理前后幅頻圖(如圖4所示)，可以看出語音信號經過處理后保持良好的語音質量。

　　系統運行主要分為四個過程：語音存儲，數據編碼壓縮，數據解壓縮，語音回放。將輸入的語音數據首先進行抗疊濾波，然后進行模數轉換，經DSP采集并存入RAM存儲器中，即是語音存儲過程；接著運行編碼程序，將前面存儲的信息進行壓縮并存儲，這是編碼過程；然后進行解碼，并將數據存回原來的位置；最后DSP執行輸出指令，將解碼后的數據送到數模轉換器中，實現模擬輸出。

　　用C5416最終實時實現了G．729聲碼器，用該聲碼器分別實時播放純語音文件、語音加背景音樂文件。對重建語音質量的主觀測試結果表明，恢復語音保留了很好的說話人特征，合成語音的清晰度和自然度均較好。該聲碼器性能測試數據如下：編解碼一幀平均時鐘周期數為1 010 350，CPU時鐘頻率為160MHz，所以編解碼一幀需要7.31ms時間；程序RAM容量為9.381KB；數據和常數RAM容量為7.146KB。以上數據表明，G．729編解碼器在C5416上實時實現的技術，可以很好地應用在電話會議、多媒體通信以及采用寬帶語音編碼的通信系統中。