0 引 言
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中,各種數(shù)字濾波器已經(jīng)得到了廣泛的應用。然而,設計實際濾波器時,既要考慮濾波器的幅度特性,又要考慮相位特性,所以,本文提出了用DSP芯片TMS320VC5509A對語音信號進行FIR濾波的系統(tǒng)實現(xiàn)方法。該方法利用DSP中一款高性能多媒體數(shù)字語音編解碼器TLV320AIC23來采集語音信號,采集到的語音信號再經(jīng)一系列變換進行FIR濾波,最終輸出高質(zhì)量的語音信號。
1系統(tǒng)主要器件
本設計選用高性能的多媒體數(shù)字語音編解碼器TLV320AIC23來進行語音信號的采集。TLV320AIC23是TI公司生產(chǎn)的一款高性能的多媒體數(shù)字語音編解碼器,它的內(nèi)部ADC和DAC轉(zhuǎn)換模塊帶有完整的數(shù)字濾波器,數(shù)據(jù)傳輸寬度可以是16位、20位、24位和32位,采樣頻率范圍可從8 kHz到96 kHz,并可通過控制接口來編輯該器件的控制寄存器。TLV320AIC23支持SPI,I2C兩種控制模式,其控制模式由MODEM管腳決定。本系統(tǒng)采用I2C模式。
TMS320VC5509A是TI公司C5000 DSP系列中的新一代數(shù)字信號處理產(chǎn)品。對C54X有很好的繼承性,并與C54x源代碼兼容,從而能有效地保護用戶在軟件上的投資。此外,它還具有低功耗、低成本等特點,可在有限的功率條件下保持最好的性能。其片內(nèi)有兩個MAC,而且在一個機器周期內(nèi),每個MAC可同時完成17×17位的乘法和一個40位的加法或減法運算,因而運算速度非??臁?/p>
2 FIR濾波器的原理及特點
通過FIR濾波器能在保證幅度特性同時,保證嚴格的線性相位特性。一般情況下,假如FIR濾波器的單位脈沖響應長度h(n)為N,則其系統(tǒng)函數(shù)H (x)為:
式中,H(z)是的(N-1)次多項式,它在z平面上有(N-1)個零點,其原點z=0是(N-1)階重極點。因此,H(z)能永遠保持穩(wěn)定。
本設計采用64階濾波參數(shù),低通濾波,選用的截止頻率為2400 Hz,采樣頻率為48000 Hz,增益為48 dB。
3語音信號的FIR濾波器實現(xiàn)
3.1硬件描述
語音信號的FIR濾波硬件可在ICETEK-VC5509-EDU系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)。本設備以TMS320VC5509A為核心,是配備有AD/DA、鍵盤、液晶等I/O在內(nèi)的完整DSP開發(fā)系統(tǒng),可利用DSP的多通道緩沖串口(MCBSP)和TLV320AIC23進行數(shù)據(jù)采集和傳送。TLV320AIC23能在數(shù)字和模擬電壓下工作,且與TMS320C55x型DSP的I/O口電壓相兼容,因而能實現(xiàn)與TMS320C55x DSP中MCBSP(多通道緩沖串口)端口的無縫連接,從而使系統(tǒng)設計更加簡單。其具體的硬件電路圖如圖1所示。
3.2軟件設計
對于用DSP器件設計的語音信號濾波器,其系統(tǒng)軟件設計可使用CCS(Code Composer Studio)軟件來進行調(diào)試。設計調(diào)試時,首先應對EMIF、CPU、TLV320AIC23進行初始化配置,然后再調(diào)用AIC_Mixer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),此時即可調(diào)用FIR2計算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TLV320AIC23中,經(jīng)DA轉(zhuǎn)換后輸出。具體的軟件流程圖如圖2所示。
4結(jié)束語
本設計通過硬件電路測試證明,當未進行FIR濾波時,聲音中含有的高頻雜音將明顯地影響聽覺效果。但是在進行濾波以后,高頻雜音去掉了,聲音質(zhì)量明顯的改善了。因此,在實際應用中對語音信號進行FIR濾波,可以很好的將噪音部分去掉,因此可見,本設計具有一定的現(xiàn)實意義。
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