基于tms320c6713語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪——使用barthannwin設(shè)計(jì)的fir濾波器-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 學(xué)生姓名王二指導(dǎo)老師XX題 目主要內(nèi)容： 用麥克風(fēng)采集一段語(yǔ)音信號(hào)，繪制波形并觀察其頻譜特點(diǎn)，加入一個(gè)帶外單頻噪聲，使用BARTHANNWIN設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的FIR濾波器，對(duì)該含噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過(guò)的理論得出合理結(jié)論。（2）設(shè)計(jì)完后應(yīng)檢查其頻率響應(yīng)曲線是否滿足指標(biāo)。（2）課程設(shè)計(jì)附件（主要是源程序）。程序經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試運(yùn)行，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的目標(biāo)，并且經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男薷暮?，從波形看出可以完全濾除噪聲，而且實(shí)際運(yùn)行效果達(dá)到語(yǔ)音基本不失真的效果。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。本次的課程設(shè)計(jì)采用的是第一類設(shè)計(jì)方法，是使用BARTHANNWIN設(shè)計(jì)FIR濾波器對(duì)一段語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，通過(guò)這一過(guò)程，對(duì)濾波前后波形進(jìn)行對(duì)比分析得到結(jié)論。（2）按要求編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)，能正確闡述設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等等。 CCStudio 包含一整套用于開(kāi)發(fā)和調(diào)試嵌入式應(yīng)用的工具。Code Composer Studio 以 Eclipse 開(kāi)源軟件框架為基礎(chǔ)。下圖為Code Composer ：2 設(shè)計(jì)原理 FIR濾波器FIR（Finite Impulse Response）濾波器是有限長(zhǎng)的單位沖激響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的元件，它可以在保證任意幅頻特性的同時(shí)具有嚴(yán)格的線性相頻特性，同時(shí)其單位抽樣響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。就是FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)。設(shè)FIR濾波器的系數(shù)為h(0)、h(1)、h(2)、h(3)其中窗函數(shù)法是設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的最簡(jiǎn)單也是工程上常用的方法。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字濾波器常常被用來(lái)實(shí)現(xiàn)選頻操作，所以指標(biāo)的形式一般為在頻域中以分貝值給出的相對(duì)幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)。（3）由性能指標(biāo)確定窗函數(shù)W(n)和長(zhǎng)度N。這種方法的基本原理是用一定寬度的矩形窗函數(shù)截取無(wú)限脈沖響應(yīng)序列獲得有限長(zhǎng)的脈沖響應(yīng)序列，從而得到FIR濾波器的脈沖響應(yīng)，故稱為FIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法。 C6713芯片及開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介C6000 是 TI 公司于 1997 年推出的DSP 芯片，C67xx 系列是浮點(diǎn)運(yùn)算處理。方便靈活的接口為用戶提供良好的開(kāi)放平臺(tái)。除基本控制邏輯外包括8個(gè)控制寄存器、4位LED、8位DIP開(kāi)關(guān)量輸入和8位數(shù)字量輸入輸出（默認(rèn)輸出，用戶可以自己配置）。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。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(guò)DSP模擬I2C總線與AIC23連接。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(tīng)（如CD，MP3……）、錄音機(jī)等數(shù)字音頻領(lǐng)域。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)。最后使匯編語(yǔ)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(yǔ)言產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。其中原理框圖如圖32所示。對(duì)于用DSP器件設(shè)計(jì)的語(yǔ)音信號(hào)濾波器, 其系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可使用CCS (Code Composer Studio)軟件來(lái)進(jìn)行調(diào)試。在串口通訊中，數(shù)據(jù)時(shí)鐘和幀同步信號(hào)都由AC01 產(chǎn)生，所以TLC320AIC23將使用外部時(shí)鐘和幀同步信號(hào)。 FIR濾波器設(shè)計(jì)我們利用數(shù)字信號(hào)處理里面學(xué)過(guò)的知識(shí)，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。 %使用kaiser窗函數(shù)b=fir1(n,[w1 w2],window)。 %混和正弦波信號(hào)sf = filter(b,1,s)。用MATLAB仿真工具可以清晰地仿真出FIR濾波器的濾波過(guò)程，有利于理解濾波過(guò)程，且可以判斷濾波結(jié)果的正確性。雙擊桌面上的Setup CCS快捷圖標(biāo)，彈出對(duì)話框。命名為test。CCS重新編譯，并鏈接工程中的全部文件。語(yǔ)句，選擇（添加斷點(diǎn)），選擇（添加指針）。Load Program，單擊Open打開(kāi)。（3） 顯示時(shí)域圖形：選菜單View174。音樂(lè)波形的時(shí)域圖就能繪出來(lái)了。在Graph Property對(duì)話框中，Display Type選為FFTmagniftude，Maximum Yvalue為5000。仿真得到相關(guān)的信號(hào)圖形如下所示： 圖35原始語(yǔ)音輸入時(shí)、頻域圖 圖36 加噪語(yǔ)音輸入時(shí)、頻域圖 圖37加噪語(yǔ)音輸出時(shí)、頻域圖從仿真結(jié)果來(lái)看，經(jīng)過(guò)低通濾波后的語(yǔ)音信號(hào)在時(shí)域上更平滑，去噪的音樂(lè)波形與加噪前的波形相比，去噪后的時(shí)域波形的幅度比加噪前的時(shí)域波形波動(dòng)幅度大，去噪后的頻域波形也比加噪前的頻域波形抖動(dòng)劇烈，在加噪聲的頻率那也有小小的沖擊，但是，綜上所述，濾波較成功。Interleaved Data Sources一欄中選擇No項(xiàng)。但是在進(jìn)行濾波以后, 高頻雜音去掉了, 聲音質(zhì)量明顯的改善了。在問(wèn)了老師，查了相關(guān)資料之后，發(fā)現(xiàn)原因是為我對(duì)頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器的原理并不是很了解?？傮w上來(lái)說(shuō)，課程設(shè)計(jì)其實(shí)也不是很難，只要我們細(xì)心一點(diǎn)，并有耐心，就能解決所遇到的問(wèn)題。我覺(jué)得最重要的就是要有耐心，要細(xì)致，要不懂就問(wèn)，這樣，只要自己堅(jiān)持，一切問(wèn)題都會(huì)解決的。在剛看到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)時(shí)一籌莫展，難以下手。數(shù)字濾波器所涵門(mén)類甚廣，包括有限長(zhǎng)，無(wú)限長(zhǎng)兩大類。這次的設(shè)計(jì)中老師指出的幾個(gè)問(wèn)題，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下解決了，當(dāng)然也少不了自己的努力和思考。最后，在此衷心地感謝老師和同學(xué)對(duì)我的幫助，也感謝學(xué)校給我們的機(jī)會(huì)，讓我們能夠?qū)⒆约簩W(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，加深對(duì)知識(shí)的理解。在此向X老師表示深深的感謝和崇高的敬意。[4] Edward W. Kamen, Bonnie ．《信號(hào)與系統(tǒng)基礎(chǔ)——應(yīng)用Web 和MATLAB（第二版）》〔M〕．科學(xué)出版社，2002 年。搬運(yùn)數(shù)據(jù) stm 15,ar0lp: mvdd *ar3+,*ar5+ banz lp,*ar0 call FIRaddm 1,*(ar1)banz loop,*ar7 js nopnopnopb js FIR: stm a1,ar3stm x,ar4 rptz a,15mac *ar3+,*ar4+,a stl a,14,*ar6+ret recv rete .end26頁(yè) 共 24頁(yè)
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