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基于tms320c6713語音信號濾波去噪——使用barthannwin設(shè)計(jì)的fir濾波器(編輯修改稿)

2026-07-16 12:40 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】輸出，用戶可以自己配置）。板卡通過POWER1接口提供電源，采用單5v的供電方式。板卡結(jié)構(gòu)框圖如圖22所示：圖24 板卡結(jié)構(gòu)框圖語音芯片AIC23最后可以得到TLV320AIC23（以下簡稱AIC23）是TI推出的一款高性能的立體聲音頻Codec芯片，內(nèi)置耳機(jī)輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式（二選一），且對輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié)。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADCs）和數(shù)模轉(zhuǎn)換（DACs）部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進(jìn)的Sigma－delta過采樣技術(shù)，可以在8K到96K的頻率范圍內(nèi)提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達(dá)到90dB和100dB。與此同時(shí)，AIC23還具有很低的能耗，回放模式下功率僅為23mW，省電模式下更是小于15uW。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，使得AIC23是一款非常理想的音頻模擬I/O器件，可以很好的應(yīng)用在隨聲聽（如CD，MP3……）、錄音機(jī)等數(shù)字音頻領(lǐng)域。圖25 C6713與AIC23B的硬件接口AIC23的配置接口支持I2C模式，也支持SPI模式。通常比較簡單的辦法是利用DSP的一個(gè)McBSP用SPI模式跟AIC23連接。但是有些時(shí)候，如果DSP的McBSP串口資源比較緊張（比如需要跟近端RS－232和遠(yuǎn)端RS－485連接），也可以通過DSP模擬I2C總線與AIC23連接。下面簡單介紹這SPI方法：圖26 SPI模式的時(shí)序圖 FIR濾波器DSP實(shí)現(xiàn)方案TLV320AIC23（以下簡稱AIC23）是TI推出的一款高性能的立體聲音頻Codec芯片，內(nèi)置耳機(jī)輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式（二選一），且對輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié)。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADCs）和數(shù)模轉(zhuǎn)換（DACs）部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進(jìn)的Sigma－delta過采樣技術(shù)，可以在8K到96K的頻率范圍內(nèi)提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達(dá)到90dB和100dB。與此同時(shí)，AIC23還具有很低的能耗，回放模式下功率僅為23mW，省電模式下更是小于15uW。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，使得AIC23是一款非常理想的音頻模擬I/O器件，可以很好的應(yīng)用在隨聲聽（如CD，MP3……）、錄音機(jī)等數(shù)字音頻領(lǐng)域。它的外圍接口主要包括數(shù)字音頻接口、麥克風(fēng)輸入接口、LINE IN輸入接口、耳機(jī)輸出接口、配置接口以及其它接口管腳。一個(gè)典型的DSP系統(tǒng)如圖22所示：圖27典型DSP系統(tǒng)的構(gòu)成首先進(jìn)行帶限濾波和抽樣，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流，由耐奎斯特樣定理可知為了保證信息完整抽樣頻率至少是輸入帶限信號最高頻率的2倍。之后輸入DSP芯片的是以抽樣形式表示的數(shù)字信號，DSP芯片對輸入信號行處理，如進(jìn)行一系列的乘累加操作，最后經(jīng)過處理后的數(shù)字樣值經(jīng)D/A換成為模擬樣值再經(jīng)過內(nèi)插和平滑濾波就得到了連續(xù)的模擬波形。用DSP芯片TLC320AIC23實(shí)現(xiàn)FIR 濾波器的具體方案是：先用MATLAB的相關(guān)濾波器函數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)FIR濾波器，將產(chǎn)生的濾波器系數(shù)作為DSP芯片實(shí)現(xiàn)該FIR濾波器的系數(shù)。然后用MATLAB的SIMULINK功能信號源模塊產(chǎn)生濾波器的輸入數(shù)據(jù)，并仿真出濾波器的濾波過程，使用Scope模塊得到濾波器對所輸入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的濾波結(jié)果。也就是，設(shè)計(jì)的濾波器對所采集的語音信號進(jìn)行處理。再通過DSP的集成開發(fā)環(huán)境CCS把SIMULINK所產(chǎn)生的濾波器數(shù)據(jù)存儲在DSP芯片的數(shù)據(jù)空間中。最后使匯編語言設(shè)計(jì)TLC320AIC23的FIR濾波程序，將MATLAB函數(shù)產(chǎn)生的濾波器系數(shù)和用C語言產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。輸入數(shù)據(jù)和通過DSP芯片產(chǎn)生的濾波結(jié)果可以通過CCS顯示出來，這樣就可以驗(yàn)證該濾波器的實(shí)現(xiàn)。3設(shè)計(jì)步驟 FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖31所示。開始產(chǎn)生輸入數(shù)據(jù)初始化DSP讀入新數(shù)據(jù)并存放到棧頂濾波處理保存濾波結(jié)果到輸出單元待濾波的樣本處理點(diǎn)數(shù)完成結(jié)束圖31 FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖語音信號的采集所需的硬件主要是DSP、DRAM、TLC320AD50、TLC2272，語音信號從麥克風(fēng)輸入后經(jīng)過TLC2272（雙路低噪聲）濾波，通過AD50的A/D將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，編寫DSP程序，將采集的數(shù)字信號存入DSP的DRAM，然后經(jīng)某一事件觸發(fā)，將信號回放出去，信號由耳機(jī)輸出。其中原理框圖如圖32所示。圖32 語音處理的硬件連接示意圖1. 先進(jìn)行串口的初始化操作，然后打開串口，用到的函數(shù)為：serial和open。 2. 設(shè)定MATLAB和DSP的握手方式，可通過串口目標(biāo)的FlowControl屬性設(shè)定。3. 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，用到fread和fwrite函數(shù)。對于用DSP器件設(shè)計(jì)的語音信號濾波器, 其系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可使用CCS (Code Composer Studio)軟件來進(jìn)行調(diào)試。設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí), 首先應(yīng)對各個(gè)設(shè)備進(jìn)行初始化配置, 然后再調(diào)用子程序來處理音頻數(shù)據(jù)的輸入和輸出。在子程序中, 首先初始化語音緩沖區(qū)和工作變量, 等待MCBSP通道0傳送結(jié)束后, 再采集語音信號, 然后傳送到MCBSP并保存于左聲道緩沖區(qū), 此時(shí)即可調(diào)用材料計(jì)算FIR濾波輸出, 濾波后的結(jié)果存放于右聲道緩沖區(qū), 最后將濾波后的信號輸出到MCBSP 接口, 再將此信號傳送到TMS320C5410中。通過 DSP 的串口0 輸入/輸出數(shù)據(jù)。在串口通訊中，數(shù)據(jù)時(shí)鐘和幀同步信號都由AC01 產(chǎn)生，所以TLC320AIC23將使用外部時(shí)鐘和幀同步信號。完成串口設(shè)置后，還需要修改中斷向量表以便正確響應(yīng)串口0 的接收和發(fā)送中斷請求。使用發(fā)送中斷產(chǎn)生送出濾波之后的數(shù)字語音信號；使用接收中斷存貯輸入的數(shù)據(jù)，并設(shè)置新數(shù)據(jù)到達(dá)標(biāo)志。主循環(huán)在檢測到該標(biāo)志后，調(diào)用FIR 濾波程序，完成對輸入數(shù)據(jù)的處理。 FIR濾波器設(shè)計(jì)我們利用數(shù)字信號處理里面學(xué)過的知識，根據(jù)自己選定的參數(shù)，用指定的方法設(shè)計(jì)FIR濾波器，得到FIR濾波器的階數(shù)M。隨后調(diào)用KAISER (M)函數(shù)產(chǎn)生M階的KAISER窗。然后調(diào)用濾波函數(shù)即可計(jì)算得到該濾波器的頻率特性及對信號濾波后的圖形。[n,Wn,beta,ftype]=kaiserord([7 13 17 23],[0 1 0],[ ],100)。%得出濾波器的階數(shù)n=38，beta=w1=2*fc1/fs。 w2=2*

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