基于ARM9的语音处理系统软硬件设计（部分资料）

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基于ARM9的语音处理系统软硬件设计（部分资料） [复制链接]

    嵌入式系统是指操作系统和功能软件继承于计算机硬件系统之中，简单说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，具有软件代码少，自动化程度高，相应速度快等特点，特别适合于要求实时的和多任务的体系。在技术方面的这些独特优点，必使其在航天、电信、信息家电、工业控制和军事等领域得到广泛应用。  在嵌入式系统硬件和软件两方面中:硬件方面，新的微处理器层出不穷，芯片性能逐渐提高，市场份额高居榜首的ARM公司开发了很多系列的处理器，根据性能优势的不同可以应用于不同场合，这在硬件方面为嵌入式系统的发展提供了坚实的基础;软件方面，其曾是限制嵌入式系统发展的严重瓶颈，不过随着一些嵌入式操作系统的出现便得以解决，嵌入式操作系统除具有操作系统的基本特点外，在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有独特的优点，这样软件方面的限制也得以解决[4.5]。 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新，基于硅片的知识集成系统。嵌入式计算机系统与通用型计算机系统相比具有以下特点[6,8].
    (1)为了提高系统可靠性和执行速度，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。
    (2)软件代码具有高质量和高可靠性。虽然处理器的处理速度不断提高、片上存储器容量不断增加，但存储空间仍然很宝贵，而且系统一般都要求实时性，所以一般应用程序的都减少程序二进制代码长度，来提高系统速度。
    (3)嵌入式系统软件需要实时操作系统开发平台。大多数嵌入式系统都有实时性的要求，同时对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键，这种任务则由优化编写的系统软件来完成的。
    (4)嵌入式系统本身不具备自举的开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点[10].
    (1) 5级整数流水线，指令执行效率更高;
    (2) MPU支持实时操作系统;
    (3)支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力:
    (4)支持32位的高速AMBA总线接口;
    (5)提供I .1 MIPS/MHz的哈佛结构;
    (6)支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集;
    (7)全性能的MMU，支持WindowsCE, Linux, PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。
    Linux是一种很受欢迎的操作系统，具有很多的优点，与Unix系统兼容，开放性源代码。不逊色于任何商业操作系统，是目前市场上唯一可以挑战Windows的操作系统。嵌入式Linux是指对Linux经过小型化裁剪后，能够固化在容量只有几百K字节或几M字节的存储器芯片或单片机中，应用于特定嵌入式场合的专用Linux操作系统。它具有内核小，效率高，内核直接提供网络支持等优点;其优良的内核体系结构、面向对象技术的采用和高度模块化的设计使得Linux具有极佳的可移植性;同时Linux具备一整套工具链，容易自行建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境，可以跨越嵌入式系统开发中仿真工具的障碍。
SBC2440开发板是某公司推出的一款多功能ARM开发板，是三星S3C2440A处理器设计参考、应用开发的很好选择，是学习ARM和嵌入式系统开发比较好的平台。
    SBC2440开发板硬件系统包括存储器、1/O、液晶显示屏、音频输出输入，通讯接口包含串口、以太网接口、USB接口，20针JTAG接口，高级扩展包括IDE硬盘、SD卡。
   该开发板可以支持嵌入式 Linux和WindowsCE操作系统，其已经预装了Linux-2.6.13内核，该内核支持yaffs, cramfs, ext2, Fat32, NFS文件系统，同时带有某些模块的驱动程序与一些测试程序，方便开发者熟悉各种硬件资源和某些模块的系统开发。
   密码系统主要分为单钥密码体制(对称密码体制)和公钥密码体制(非对称密码体制)。如果一个密码系统的加密密钥和解密密钥相同，或者从一个易于得到另一个，则称此密码系统为单钥密码体制。如果一个密码系统的加密密钥和解密密钥不同，并且从其中一个难以推出另一个，称此密钥系统为公钥密码体制。
为了降低整体系统的成本，本设计选择了低价格、低功耗、高性能小功率的微处理器S3C2440A，和Philips基于音频总线的UDA1341TS音频CODEC做为系统主要部分。S3C2440A微处理器和UDA1341TS编解码器都提供了一通道IN音频编解码接口，这样它们可以直接相连，简化了系统设计，同时可以基于DMA发送/接收方式，来完成实时的录音和放音。工作系统采用ARM+LINUX架构，使得整个系统的处理能力和外围扩展能力都得到极大的提高，并采用了混沌加密算法来完成数字语音信号的处理，实现实时语音信号的加解密。