【应用】基于32位低功耗MCU EFM32系列的高效Speex解决方案
Speex做为一款开源的音频编解码器，提供高水平的语音编码和解码算法，而且同时具备良好的音质表现。 本应用基于32位低功耗MCU EFM32GG，展示高效的Speex解决方案。
Speex做为一种功能强大的语音引擎，能够实现高质量和低比特率的编码，除了具备CELP算法编/解码模块， 目前在较新的发布版本里还提供了声音预处理和声学回声消除模块，在一定程度上可以保障IP网络中的音频通信质量，比较适合当前流行的 VoIP系统。本应用基于Speex的1.2rc1版本开发，实现NB8K编码和解码，NB解码，WB解码和UWB解码。
图1 NB8K/NB/WB/UWB缩写说明
Speex编码。利用32位低功耗MCU EFM32GG中的内置12位ADC收集音频样本，进而送到后续的Speex语音编码模块。编码器的模块组成包括内置TIMER，PRS，ADC和DMA，如下图2所示。TIMER通过PRS每隔125us（8 kHz）触发ADC，通过DMA为Speex编码器采集一帧（20ms）ADC转换数据。其中 在ADC数据转换阶段无需MCU干预，EFM32GG可工作在EM1（休眠）模式。
图2 编码器流程框架
本应用中Speex编码器用于8 kHz的采样，该库可通过Speex编码器经过修改， 具体编码器库文件可参考目录为 \ speex \ libspeex。Speex空间占用情况如图3所示。
图3 空间占用数据图
Speex代码在IAR V6.40.2中使用“高速优化”选项进行编译，通过使用energyAware Profiler V1.01测量电流消耗情况，具体数据见图4所示。MCU的加载分析可通过speexfunc.c文件的配置完成。
图4功耗数据图
Speex解码。Speex解码由音频输出接口和语音解码模块组成。本应用利用了EFM32GG中的内置12位DAC。具体的解码框架结构与流程与编码类似，包括利用内置的TIMER, PRS, DAC and DMA模块等。具体流程见图5所示。
图5 解码器流程框架
Speex解码应用支持不同压缩比与比特率，其包括的五个项目可以支持EFM32GG上的不同Speex模式，见图6所示。 Speex库文件（IAR为* .a，Keil为* .lib）包含在\ speex \ libspeex的路径中。图7为解码空间占用情况说明。图8为功耗说明。
图6 Speex工程库说明
图7解码空间占用数据图
图8 功耗数据图
PC端工具。PC端pc_software文件夹中的speexenc.exe应用程序可以将WAV文件转换为头文件形式以供编译器使用，以便将Speex编码数据保存到内部闪存以进行音频播放。该系列工具可从其官网下载：http://www.speex.org/downloads/。
运行PC端应用程序，需要在DOS命令行中将文件夹路径更改为“pc_software”，然后输入speexenc。具体操作界面见图9所示。PC应用程序会自动检测输入WAV文件的采样频率，然后根据预定的品质因数进行Speex格式化编码。
图9 PC应用界面
Speex 应用中的API（包含在speexfunc.c中）函数可用于Speex编码器和解码器。例如：函数speexRecordFlash512（）可用于将编码的Speex帧记录到高512 KB的闪存中（使用EFM32GGxxxF1024）。函数speexPlayBack（）可用于从flash播放读取编码的Speex帧。
可以在数据手册中找到IAR和Keil相关的IDE设置来编译和运行Speex编解码器，包括编解码器具体的配置方式与参数优化等。
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SILICON LABS 32-bit Microcontroller选型表
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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Cryptography
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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USB
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Cap Sense
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LCD
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
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I2S
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EMIF
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RTC
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Comparators
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EFM32GG290F512-BGA112
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32位MCU
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EFM32 Giant Gecko
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48
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512
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128
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1.98
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3.8
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BGA112
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10x10
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±2%
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ETM; SW
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AES-128 AES-256
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90
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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
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Cap Sense
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Temp Sensor
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3
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0
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RTC
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2
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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