【正文】 if (index0) index=0。 CODEOUT[1] = code[1]。 diff = diff1。 diff = diff1。 end else sb=0。 end if(start==1) begin if(!tai) begin predsample = PCMIN。 end always (posedge CLK) begin if(EN == 0) begin start = 1。 reg start。 reg sb。 input signed [15:0] PCMIN。 end 附錄 2 編碼模塊 module ADPCMEncoder(RST,EN,CLK,PCMIN,CODEOUT)。 end prevsample = predsample。 elseif (predsample 32768) predsample = 32768。 end if (bitand(code, 1)) diffq = diffq + bitshift(step, 2)。 code = adpcm_y(n)。 n = 1。 StepSizeTable = [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 19, 21, 23, 25, 28, 31, 34, 37, 41, 45, 50, 55, 60, 66, 73, 80, 88, 97, 107, 118, 130, 143, 157, 173, 190, 209, 230, 253, 279, 307, 337, 371, 408, 449, 494, 544, 598, 658, 724, 796, 876, 963, 1060, 1166, 1282, 1411, 1552, 1707, 1878, 2066, 2272, 2499, 2749, 3024, 3327, 3660, 4026, 4428, 4871, 5358, 5894, 6484, 7132, 7845, 8630, 9493, 10442, 11487, 12635, 13899, 15289, 16818, 18500, 20350, 22385, 24623, 27086, 29794, 32767]。 XIII previndex = index。 end index = index + IndexTable(code+1)。 end if (bitand(code, 8)) predsample = predsample diffq。 end diffq = bitshift(step, 3)。 if (diff = tempstep) XII code = bitor(code, 2)。 end tempstep = step。 diff = raw_y(n) predsample。 raw_y = 32767 * raw_y。 prevsample = 0。綜合設(shè)計的 verilog 模型并生成 FPGA 文件。本次課題 主要 研究 ADPCM 編解碼器 實現(xiàn)，從而展開的工作。 圖 輸入波形及編碼波形 同理我讓從編碼器輸出的編碼值也保存在名為“ code”的 .txt 文件中，并設(shè)計了一個my_mem 的寄存器也來保存 中的編碼值，在經(jīng)過 2個時鐘下降沿后便把 my_mem 中保存的數(shù)據(jù)一一送到解碼器的 CODEIN 輸入端 ,按照這種方法，每隔 2個時鐘下降沿便將my_mem 中數(shù)據(jù)輸入一個，最后 modelsim 仿真數(shù)據(jù)如圖 。 圖 輸入與輸出差值波形 可以看出開始差距比較大后來慢慢便開始減小，是因為開始是初始化預(yù)測值我們無法知道，所以便設(shè)定為預(yù)測值為 0。 y 為輸入波， adpcm_y 為 ADPCM 編碼波形，Y 為解碼輸出波形則輸入波形如圖 。 y=sin(t)。而我們利用 FPGA 資源消耗低、靈活性強、速度快、性價比 突出等優(yōu)勢，使用 VerilogHDL 硬件描述語言設(shè)計并實現(xiàn)了 ADPCM 編 /解碼器， 運用 Modelsim 仿真測試，來確保編 /解碼器的正確性和穩(wěn)定性， 整個設(shè)計充分利用了 FPGA 芯片的資源、硬件結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，具有良好的應(yīng)用前景。 ② 通過 qd 同 PS 相加便得到編碼輸出 Sr。解碼過程同編碼過程中求預(yù)測采樣的原理是一樣的，當(dāng)編碼端的 Sr能很好的跟蹤上 Si 時，解碼端的Sr也能同樣再現(xiàn) Si。 ⑤ 利用新的系數(shù)，計算得到 )(nXP ，重復(fù)上述 5個步驟，壓縮下一個語音采樣數(shù)據(jù)。編碼輸出 I后，編碼還需要重復(fù)進行和解碼完全一樣的計算過程，求出新的預(yù)測采樣值 Sp。如果 dq大于 q/2，則 I的 D1位置 1，如果 dqq/2大于 q/4，則 I 的 D0 位置 1。另一個表為步長調(diào)整表，其輸入為步長索引，輸出為步長 q。接下來量化器模塊對有符號的 4 位編碼數(shù)據(jù) I，由于是帶符號的所以這個數(shù)據(jù)的表示范圍在 7 到 7 之間，最高位為符號位。 ADPCM 編碼過程如圖 所示輸示。 nd 是以前量化值的線性組合時，其預(yù)測值為 )()()n(d 1 kndnapk k ??? ?? () 式中 P為預(yù)測器的階數(shù)。對 ADPCM 來說，預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)測系數(shù)的選擇是很重要的。這樣是增加了其復(fù)雜程度，但它有可能在差錯控制保護下傳輸階距從而大大改善高誤碼率傳輸時的輸出信號質(zhì)量。另一 類是其階距根據(jù)量化器的輸出來進行自適應(yīng)調(diào)整，或等效的用輸出編碼信號來進行自適應(yīng)調(diào)整，這類自適應(yīng)量化方案稱為反饋自適應(yīng)量化器。 圖 所示為采用固定預(yù)測并帶有自適應(yīng)量化的 ADPCM 系統(tǒng)。 III 自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制 ADPCM 前述概要地介紹了 DPCM 的工作原理。 圖 DPCM原理圖 在 PCM 中，每個波形樣值都獨立編碼，與其他樣值無關(guān)，樣值的整個幅值編碼需要較多位數(shù)，比特率較高，數(shù)字化的信號帶寬大。 DPCM 系統(tǒng)實際就是一個負(fù)反饋系統(tǒng)，采用這種結(jié)構(gòu)可以避免量化誤差的積累。根據(jù)過去的樣本去估算下一個樣本信號幅度大小，這個值稱為預(yù)測值，對實際信號值與預(yù)測 II 值之差進行量化編碼，從而就減少了表示每個樣本信號的位數(shù)。 編碼，就是用一組二進制碼組來表示每一個有固定電平的量化值。 量化級數(shù)越多誤差越小，相應(yīng)的二進制碼位數(shù)越多，要求傳輸速率越高，頻帶越寬。抽樣速率采用 8KHZ。脈沖編碼調(diào)制就是對模擬信號先抽樣，再對樣值幅度量化，編碼的過程 [9]。 課程設(shè)計報告 設(shè)計課題 : ADPCM編解碼器的實現(xiàn) 姓 名 : 專 業(yè) : 集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 學(xué) 號 : 日 期 指 導(dǎo)教師 : I 一：課程設(shè)計任務(wù)與要求。 脈沖編碼調(diào)制 PCM 脈沖編碼調(diào)制就是把一個時間連續(xù)，取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散，取值離散的數(shù)字信號后在信道中傳輸。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。量化誤差在接收端表現(xiàn)為噪聲，稱為量化噪聲。 一個模擬信號經(jīng)過抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調(diào)制信號，它僅為有限個數(shù)值。差分脈沖編 碼調(diào)制可以實現(xiàn)在量化臺階不變（即量化噪聲不變）的情況下，編碼位數(shù)顯著減少，信號帶寬大大壓縮。DPCM 系統(tǒng)實際上就是對這個差值的 d(k)進行量化編碼，用來補償過去編碼中產(chǎn)生的量化誤差。由于在發(fā)送端和接收端都使用相同的逆量化器和預(yù)測器，所以接收端的重建信號 )(kSr 可以傳送信號 I(k)中獲得。如果將樣值之差仍用 N位編碼傳送，則 DPCM 的量化信噪比顯然優(yōu)于 PCM 系統(tǒng)。語聲信號的變化是因人、因時而不同的，為了能在相當(dāng)寬的變化范圍內(nèi)仍能得到最佳的 性能， DPCM 也需要自適應(yīng)系統(tǒng)，自適應(yīng)預(yù)測和自適應(yīng)量化，稱為 ADPCM。現(xiàn)有的自適應(yīng)量化方案有兩類 :一類是其輸入幅度或方差由輸入信號本身估算，這種方案叫前饋自適應(yīng)量化器。但是在重建信號輸出時，傳輸中的誤碼對質(zhì)量的影響比較敏感，在前饋控制時，要求碼字和階距一起，用來得出信號。自適應(yīng)量化和自適應(yīng)預(yù)測都可以是前饋型的或是反饋型的。 nd 表示， )(dtF的樣值用 )(dn 表示，則當(dāng)采用線性預(yù)測，即 )(39。 IV （ a）編碼器 （ b）解碼器 圖 ADPCM 原理圖 編碼過程 編碼的核心思想是對輸入信號與預(yù)測信號差值進行編碼和預(yù)測，采用的是非均勻量化，為了使不同幅值的信號信噪比接近一致，從而避免大幅值語音信號信噪比大而小幅值語音信號信噪比小 [12]。經(jīng)過預(yù)測器出來的預(yù)測采樣值 Sp= ( 1)pXn? ，與線性輸入 Si的 差值為 d，我們就可以在這個差值上進行處理。一個表為索引調(diào)整表，其輸入為差值量化編碼 I(k)，用來更 新步長索引。如果該差值絕對值大于步長 q，則 I的 D2位置 1。然后編碼值 I(k)作為索引調(diào)整表的輸入，查 表輸出索引調(diào)整，并和結(jié)構(gòu)變量中原步長索引相加，產(chǎn)生新的步長索引，在下一個采樣值的編碼中使用。 ④ 根據(jù)重建信號 pr SdS ?? q 和 qd 更新預(yù)測 濾波器 系數(shù) 。差值 dq 與預(yù)測采樣 Sp 相加得到解碼輸出