語音壓縮芯片CT8022的使用方法

1 引腳說明

CT8022有128條管腳，分為6類。
　　
　　（1）主機接口引腳

　　HSTDB0～7：主機數據總線。

　　HSTAB0～3：主機地址線。其中HSTAB0用來選擇16位控制字的高8位或低8位，當為0時選擇低8位，為1時選擇高8位。

　　HSTRDN：主機讀允許信號。允許主機從由HSTAB1～3譯碼后所選擇的主機接口寄存器中讀出數據。

　　HSTWRN：主機寫允許信號。允許主機向由HSTAB1～3譯碼后所選擇的主機接口寄存器中寫入數據。

　　HSTCSN：主機接口選中信號。在對CT8022讀寫時，該引腳與HSTRDN，HSTWRN和HSTAB0～3共同作用。當HSTCSN有效時，HSTAB0～3應保持不變。在DMA方式時，此信號應置為無效。
　
　　（2）數據／程序存儲器引腳

　　MDB0～15：外部數據存儲器數據總線。
　　ADDR0～15：外部數據存儲器地址總線。
　　BSEL：外部數據總線字節選擇。當外接非16位寬度的內存時該引腳有用。
　　DRDN：外部數據存儲器讀允許。
　　DWRN：外部數據存儲器寫允許。
　　PRDN：外部程序內存讀允許。
　　PRWN：外部程序內存寫允許。
　　CREADN：同時讀取外部程序和數據存儲器引腳。
　　DCSN：外部數據存儲器片選信號。不用時接地。

　　（3）時鐘引腳

　　SLK：CODEC接口移位時鐘。
　　FSYNC：CODEC接口幀同步時鐘。
　　XIN：晶體／外部時鐘輸入。
　　XOUT：晶體輸出端。
　　CLKOUT：CT8022語音壓縮芯片的核心頻率。由內部頻率45．056MHz分頻得到。分頻因子可通過命令設置。
　　PLLR，PLLC，PLLT，AVCC，AGND：PLL支持管腳。連接方法如圖1所示。
　　PLLBYPASS：禁用內部PLL。用于XIN端直接外接90．112MHz時鐘時用。

　　（4）CODEC引腳

　　DX0：用于串行輸出已解壓信號至CODEC0。
　　DR0：用于從CODEC0串行輸入8／16bit格式信號。
　　DX1：用于串行輸出已解壓信號至CODEC1。
　　DR1：用于從CODEC1串行輸入8／16bit格式信號。

　　（5）DMA引腳
　　
　　TXDREQ：DMA發送請求信號。數據的傳輸可采用DMA方式或主機訪問方式。具體方式可在初始化時通過向硬件控制寄存器（HCR）寫控制命令來控制。

　　TXDACKN：DMA發送允許。

　RXDREQ：DMA接收請求信號。 RXDACKN：DMA接收允許信號。

　　（6）其它引腳

　　GND1～18：接地引腳。
　　VCC1～18：接5V電源。
　　IRQN：中斷請求信號。
　　RSTN：復位端口。
　　GPIO0～7：通用I／O腳。與該器件以前的系列CT8015兼容。
　　BRQN，ABORTN，EINTN：保留引腳。可通過10kΩ上拉電阻與VCC相連。 BGRNTN，BRDN：保留，不連接。
　　EXTP，BMODE，DBG，BOOT，URST，TEST：保留，接地。
　　
　　應當說明的是：在以上各管腳名稱中，如果最后一個字母為N，則表示該管腳為低有效。

2 工作原理

　　2 .1與CODEC的接口
　　
　　CT8022可以直接與一個或兩個8 bit A／μ率編譯碼器（A／D和D／A）相連，也可以與16位線性編譯碼器相連。在作為輸入／輸出信號時，可通過主機接口命令來確定接口的具體參數。當使用兩個編譯碼器時，應保證其型號相同。CT8022可以向CODEC提供時鐘信號，也可與編譯碼器使用共同的外部時鐘信號。當CT8022向CODEC提供時鐘信號時，時鐘SCLK和FSYNC由其內部的時鐘通過編程而分頻得到。CODEC的抽樣頻率為FSYNC。SCLK、FSYNC和CT8022內部的時鐘關系為：
　　
　　SCLK＝CT8022的內部時鐘／（N＋1），其中3≤N≤31；

　　FSYNC＝SCLK／（M＋1），其中18≤M≤1023。
　　
　　式中M、N均為分頻因子，具體值可根據采樣頻率在初始化時用命令寫入。

　　2．2外部SRAM
　　
　　CT8022至少需要8k8的SRAM，以用來存儲運算時所需的數據。基本操作和程序代碼存儲在片內的ROM中。CT8022與外部SRAM連接如圖2所示。
　　
　　其中BSEL用來選擇高／低位字節，當SRAM地址線為16位時，此管腳不用。　
　　

　　2．3主機控制接口
　　
　　對CT8022語音壓縮芯片的控制是通過片內的8／16位控制／狀態／數據接口來進行的。該接口可映像到內部的主機控制地址空間，使得CT8022可與廉價的8位或16位微控制器一起使用。控制器通過向控制寄存器寫控制字來對CT8022進行操作，并通過讀狀態寄存器得到狀態信息。語音數據可通過深度可變的、最長為16個字的接收或發送緩沖器由主機存取或DMA方式來進行記錄或播放。這些控制寄存器包括硬件控制寄存器（HCS）、硬件狀態寄存器（HSR）、軟件控制寄存器（SCR）、軟件狀態寄存器（SSR）、輔助軟件控制寄存器（ASCR）和輔助軟件狀態寄存器（ASSR）等，而器件中的緩沖器則通過主機讀／寫數據緩沖訪問端口來進行語言數據的操作。
　　
　　CT8022包含兩個16字（32字節）的數據緩沖區，通過它主機可以向CT8022發送數據，同時主機也可接收CT8022的數據。這兩個緩沖區的訪問權由CT8022控制，主機可通過兩個16位的主機數據緩沖端口間接訪問。由于主機數據總線為8位，因此應根據HSTAB0選擇來訪問高／低字節，并由CT8022 內部的地址計數器產生訪問所需的地址。各個寄存器的地址如表1所列。

　　
　　
　　表中的HSTAB0用來選擇16位控制字的高8位或低8位。當HSTAB0為0時選擇低8位，為1時選擇高8位；訪問時先低8位，后高8位。

　　3 工作模式

　　CT8022主要的工作模式有：空模式、重放（解壓縮）模式和記錄（壓縮）模式。
　　
　　在加電或復位后，主機必須使芯片進入空模式，才能進行其它命令操作。此時，發送／接收緩沖器為空，而來自CODEC的數據將被忽略。
　　
　　在重放模式中，CT8022中的發送寄存器被激活，主機應向CT8022發送已被壓縮的數據，以對其進行解壓。當數據中斷時，CT8022將重復解壓發送寄存器內的數據，并將其發送到CODEC，直到主機重新發送有效數據。
　　
　　在記錄模式中，CT8022中的接收寄存器被激活，CT8022將CODEC送來的數據壓縮后送入接收寄存器，然后由主機將寄存器內的數據取走。若主機未能及時取走寄存器內的數據，那么，寄存器中的數據將被后一幀的數據所代替。
　　
　　當系統處于全雙工模式時，可同時進行語音的壓縮與解壓。
　　
　　CT8022的編譯碼器循環模式為測試模式，可用于將CODEC送來的碼流不經壓縮而直接送回CODEC。

　　4 工作流程

　　主機可通過命令－應答協議來控制CT8022。對主機發出的每條命令CT8022都將產生狀態應答信號，因此，主機在發出下一條命令前應先讀取應答信號。主機對CT8022的控制命令通過寫SCR來實現。當CT8022準備好接收命令后，應設置好HSR中的CONTROLREADY位。此時主機只能向SCR寫命令。CT8022將通過寫SSR來產生命令的應答信號。主機只有在HSR中的STATUSREADY位有效后才可從SSR中讀取狀態信息，并清除STATUSREADY位。由于CT8022的控制寄存器為16位，而主機接口為8位，因此主機在寫控制字時，應先寫低字節，后寫高字節。 　　

　　4．1初始化
　　
　　在使用CT8022時，必須先對其進行初始化操作，具體過程如下：

　　（1）在系統加電或復位后，主機訪問HSR，直到CONTROLREADY位有效。
　　（2）主機首先向SCR寫入設置CT8022為空模式的命令0000H。
　　（3）CT8022產生應答，并置HSR的STATUSREADY位。
　　（4）主機檢測到STATUSREADY位有效時，從SSR讀取狀態信息。
　　（5）主機向SCR寫入CODEC的配置命令。
　　（6）CT8022根據配置命令配置與CODEC的接口，并產生應答信息，同時置STATUSREADY位。
　　（7）主機檢測到STATUSREADY位有效時，從SSR讀取狀態信息。

　　4．2寫控制字
　　
　　在初始化完成后，主機便可寫入控制字，以規定CT8022的具體工作狀態。
　　
　　下面以與ITU－G．723．1兼容的6．3kbits／s壓縮算法為例來說明設置CT8022為壓縮狀態（記錄模式）的具體過程。假設CT8022已經初始化完成并處于空模式，且CODEC接口符合G．723．1要求。其過程如下：

　　（1）主機檢測HSR的CONTROLREADY位。
　　（2）通過向SCR寫入命令字5131H來設置速率為6．3kbit／s。
　　（3）CT8022通過SSR發出應答信號。
　　（4）主機檢測HSR的STATUSREADY位，檢測到該位后讀取SSR，并將STATUSREADY自動清零。
　　（5）向SCR寫入控制字5102H，以使數據可以在主機讀／寫數據緩沖端口與CT8022內部寄存器自動交換。
　　（6）CT8022通過SSR響應命令。
　　（7）主機檢測HSR的STATUSREADY位，檢測到后讀取SSR，并將STATUSREADY自動清零。
　　（8）主機向SCR寫入控制字1C03H，表明主機將通過主機接收數據緩沖訪問端口讀取數據。 （9）CT8022完成內部同步，并產生應答。
　　（10）主機檢測HSR的STATUSREADY位，檢測到后，讀取SSR，并將STATUSREADY自動清零。
　　（11）至此，CT8022已處于記錄模式。可以對由 CODEC發送來的數據以30ms的長度為一幀進行壓縮。每個壓縮的數據幀通過以下兩種方式由CT8022送至主機：第一種是由主機檢測HSR中的RXReady，然后等待該位被置位。第二種是主機從主機接收數據緩沖訪問端口讀取12個字的數據。

　　4．3停止操作

　　若要停止記錄，可進行如下操作：
　　
　　（1）向SCR寫入空模式命令字0000H，或執行停止記錄命令5120H。
　　（2）CT8022停止對數據的壓縮，并清除RXReady位。
　　（3）CT8022向SSR寫入命令應答信息。
　　（4）主機檢測HSR的STATUSREADY位，檢測到后讀取SSR，并將STATUSREADY自動清零。

　　5 應用電路

　　由CT8022和主機組成的語音壓縮應用電路框圖如圖3所示。