DSP的DTMF信令的产生分析与检测
编程的流程如图3所示，由CCITT的规定，数字之间必须有适当长度的静音，因此编码器有两个任务，其一是音频信号任务，产生双音样本，其二是静音任务，产生静音样本。每个任务结束后，启动下一个任务前(音频信号任务或静音任务)，都必须复位决定其持续时间的定时器变量。在静音任务结束后，DSP从数字缓存中调出下一个数字,判决该数字信号所对应的行频和列频信号，并根据不同频率确定其初始化参数a1=-2cosω0与y(-2)=-Asinω0。 本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/148824.htm
该流程图可采用C语言实现，双音信号的产生则由54x汇编代码实现。整个程序作为C54x的多通道缓冲串口(McBsp)的发射串口中断服务子程序，由外部送入的8000Hz串口时钟触发中断，可实时处理并通过D/A转换器输出DTMF信令信号。
在输入信号中检测DTMF信号，并将其转换为实际的数字，这一解码过程本质是连续的过程，需要在输入的数据信号流中连续地搜索DTMF信号频谱的存在。整个检测过程分两步：首先采用Goertzel算法在输入信号中提取频谱信息;接着作检测结果的有效性检查。
2.1 Goertzel算法
DTMF解码即是在输入信号中搜索出有效的行频和列频。计算数字信号的频谱可以采用DFT及其快速算法FFT，而在实现DTMF解码时，采用Goertzel算法要比FFT更快。通过FFT可以计算得到信号所有谱线，了解信号整个频域信息，而对于DTMF信号只用关心其8个行频/列频及其二次谐波信息即可(二次谐波的信息用于将DTMF信号与声音信号区别开)。此时Goertzel算法能更加快速的在输入信号中提取频谱信息。
图 4
Goertzel算法实质是一个两极点的IIR滤波器，其算法原理框图如图4。由于在DTMF检测中，输入的信号是实数序列，并不需要检测出8个行频/列频的相位，只需要计算出其幅度平方即可。
2.2 DTMF检测器流程
检测流程可参照图5，把检测程序作为C54x的McBsp接收中断服务子程序，在每一个接收中断到来时，表明采到一个新样点。样点值代入式(2)，迭代计算8个行频/列频的中间变量vk(n)(k为8个行频/列频分别对应的数字频率)，直到采到N=125个样点(在8kHz采样频率下，约为15ms)。此时再按式(4)计算8个行频/列频的幅度平方|X(k)|2。接下来将|X(k)|2与门限作比较，并作二次谐波检测，判决出有效的音频信号。将音频信号映射为数字信号后，再与上一个检测到的数字信号比较，最终判决出有效的数字信号。
图 5
按图5所示流程得到DTMF信令检测程序。整个程序作为C54x的McBsp接收串口中断服务子程序，从而可以实时分析来自A/D转换器的DTMF信令信号。
3 性能分析
基于上述原理与算法代码，在TI公司的DSP开发环境Code Composer Studio(CCS)下，分析上述整个DTMF信令的产生与检测方案的性能。
(1)由CCS给出的如下内存印象文件报告，DTMF的产生(gen_dtmf.obj)与DTMF的检测(de_dtmf.obj)这两段核心代码分别占用3e6H和1e0H个字(16bit word)，即约占1K字的存储器空间，消耗系统资源极低;
(2)DTMF信令的产生与检测程序均放置于C54x的McBSP中断服务子程序内，由CCS的代码剖析工具分析代码执行时间，当 C54x 运行在主频100MHz时，DTMF产生中断服务子程序interrupt transmit()最大消耗283个时钟周期，即2.83μs，DTMF检测中断服务子程序interrupt receive()最大消耗6148个时钟周期，约61μs。因此该方案能够实时产生与检测DTMF信令，还可保证有时间冗余度，与其他程序在用户系统中并发执行。
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