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毕业设计(论文)开题报告


课题名称:基于 FPGA 的音频信号处理




指导老师:陈嘉庚

学生:华电子

班级:T483-2

学号:7

专业:电子信息科学与技术(电子信息工程)

时间:2008 年 3 月 1 日
湖北汽车工业学院毕业设计(开题报告)

“基于 FPGA 的音频信号处理”开题报告

音频信号的处理在语音、声纳、地震、通信系统、机械振动、遥感预测、故障诊断
等众多领域都得到广泛应用。对音频信号的处理时主要应用数字信号处理技术,灵活方
便的实现复杂信号的处理任务,达到高精度、高稳定性和高机动性。
随着数字技术日益广泛的应用,以现场可编程门阵列 FPGA(Field Programmable
Gate Array)为代表的 ASIC 器件得到了迅速的普及和发展,器件的集成度和速度都在
高速增长。FPGA既具有门阵列的高逻辑密度和高可靠性,又具有可编程逻辑器件的用户
可编程性,可以减少系统的设计和维护的风险,降低产品成本,缩短设计周期。
目前,信号处理技术、通信技术和多媒体技术的迅猛发展都得益于 DSP 技术的广泛
应用。但是对于便携式和家用的语音系统而言,基于一般的 DSP 芯片的设计方案并不理
想。首先 DSP 的芯片成本以及开发成本在现阶段仍然是比较高的,尤其是芯片成本,远
远不及大批量 ASIC 芯片成本之低。其次便携式的设备对体积要求十分苛刻,限制了一
部分 DSP 芯片的使用,而体积正是 ASIC 芯片的优点之一。
本文提出了一种基于FPGA的音频信号的处理的硬件电路实现方案。采用FIR滤波器和
IIR滤波器的算法,将音频信号的高音和低音部分分离出来形成左右声道,通过耳机放
大器输出,可以直接驱动耳机或有源音箱。

一、课题研究背景
(一)国内外的研究现状
1、数字信号处理大都采用 DSP 与 FPGA
现在方兴未艾的移动通信许多关键技术:CDMA 技术,软件无线电,多用户检测等技
术都依靠高性能的 DSP 与 FPGA 来实现。第三代数字蜂窝通信系统和其它方兴为艾的高
性能通信系统如宽带通信、MPEG-4 和视频点播等的快速发展对 DSP&FPGA 提出了许多新
的要求。例如,对 4096MHz 的W-CDMA 工作模式的软件无线电解决方案来说,所需的
最高计算能力是每路约 400MIPS,即 1600MIPS。随着超大规模集成电路技术的发展,芯
片做得越来越小,制造线宽越来越窄,集成的晶体管越来越多,时钟频率越来越高。
软件无线电技术的发展和实用取决于高速集成电路,如 DSP 与 FPGA、模/数、数/模
的技术发展情况。为了达到最大的灵活性,人们希望在天线输入/输出端和终端模拟输
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入/输出接口进行模/数变换(ADC)和数/模变换(DAC),由DSP 与 FPGA 完成其间所有的处
理任务,只要更改下载软件就可以满足用户需要其中最具挑战性和最重要的部分就是以
DSP 与 FPGA 为核心的实时信号处理器。
2、我国 FPGA 技术和产品的研究开发相对国外落后
我国在 DSP 技术和产