语音信号采集与回放.doc

目 录 1、前 言 1 1.1 背景 1 1.2语音信号实时采集与处理 1 1.3 FIR滤波器 2 1.4 FIR滤波器的DSP实现 2 2、总体方案设计 3 2.1 目的与要求 3 2.2方案设计 3 3、单元模块设计 6 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 6 3.2器件介绍 9 3.3 器件参数介绍 11 3.4 软件设计结构图 14 4、系统调试 15 5、总结与致谢 16 6、参考文献 17 附：基于TMS30Cs42的电路设计图 18  1、前 言 1.1 背景 20世纪50年代以来，随着数字信号处理各项技术的发展，语音信号处理技术得到不断提高，语音合成、语音识别、语音记录与语音控制等技术已开始逐步成熟并得到应用。在语音信号处理过程中，要实现语音信号处理技术的精确性、实时性目的，语音信号采集和无误差存储成为语音信号处理中的前提。自1982年美国德州仪器(TI)公司推出第一个定点数字信号处理(DSP)芯片以来，数字信号处理技术得到了快速发展。DSP是一种适合于实时数字信号处理的微处理器，主要用于实时、快速实现各种数字信号的处理算法，被广泛应用于语音信号处理、数字图像处理、通信等领域。 语音是语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。随着社会文化的进步和科学技术的发展，人类开始进入了信息化时代，用现代手段研究语音处理技术，使人们能更加有效地产生、传输、存储、和获取语音信息，这对于促进社会的发展具有十分重要的意义，因此，语音信号处理正越来越受到人们的关注和广泛的研究。语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语音是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，它是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。 1.2语音信号实时采集与处理 语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一，在IP电话和多媒体通信中得到广泛应用．一个完备的语音信号处理系统不但要具有语音信号的采集和回放功能，还要能够进行复杂的语音信号分析和处理．通常这些信号处理算法的运算量很大，而且又要满足实时的快速高效处理要求，随着DSP技术的发展，以DSP为内核的设备越来越多，为语音信号的处理提供了优质可靠的平台．软件编程的灵活性给很多设备增加不同的功能提供了方便，利用软件在已有的硬件平台上实现不同的功能已成为一种趋势．本文设计了一个语音处理系统，采用定点DSP芯片TM$320Cs402作为CPU，完成对语音信号的采集和滤波处理． 1.3 FIR滤波器有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。　另一种是使用DSP芯片。DSP芯片有专用的数字信号处理函数可调用，实现FIR滤波器相对简单，但是由于程序顺序执行，速度受到限制。而且，就是同一公司的不同系统的DSP芯片，其编程指令也会有所不同，开发周期较长。 FIR滤波器的DSP实现 先用MATLAB的相关滤波器函数设计一个FIR滤波器，将产生的滤波器系数作为DSP芯片实现该FIR滤波器的系数。然后用MATLAB的SIMULINK功能信号源模块产生滤波器的输入数据，并仿真出滤波器的滤波过程，使用Scope模块得到滤波器对所输入的数据产生的滤波结果。2、总体方案设计 2.1 目的与要求 本次设计要求完成基于DSP的语音采集与处理系统，系统对声音信号进行采集，然后作数字处理如FIR数字滤波，也可通过PC总线由计算机完成声音信号的压缩编解码处理。 另外对系统的要求如下 (1)采样速率达到41MHz (2)对1dB的输入信号，在整个Nyquist频带上的典型五失真动态范围为80dB (3)低功耗，单极性+5V电源的功耗仅为595m W 2.2方案设计 本次实验方案通过满足目的与要求来设计，需要三大核心模块：数据处理模块，语音采集模块与编解码模块。 2.2.1 方案比较 通过查阅资料发现有三种方案可以实现对宽带语音信号实时采集及处理 方案一如图2.1: 图2.1 系统采用1片TMS320VC5402芯片和JTAG与STAM连接电路实现语音信号采集功能，其接口电路电路中的DSP工作在被动