基于FPGA的自适应音频降噪系统设计

发布时间：2025-06-20 04:27

　　人们在语音通信过程中,往往会受到各种噪声的干扰,例如,车辆船舶运行时产生的发动机噪声,机械设备运转时产生的工业噪声等。这些噪声会使通信质量急剧下降。为了抑制噪声的干扰,提高通信质量,对音频降噪技术进行研究是很有必要的。音频降噪技术在移动端的应用十分广泛,例如,华为的C8800、三星的i9100等都采用了音频降噪技术。这些技术大都是在串行运算的ARM平台上实现的,降噪算法的实现需要占用CPU大量的时间片,且只能处理采样率较低的数据流。也有一些专用降噪芯片可实现音频降噪,但使用专用的降噪芯片会使开发成本增高、PCB面积增大。针对上述问题,本文设计了基于FPGA的自适应音频降噪系统。本文首先对自适应降噪中的LMS算法做了重点研究。其次设计了以LMS算法为核心,以FPGA为平台的自适应音频降噪系统。最后对系统性能进行了测试,指出了下一步需要改善的地方。主要完成的工作如下：(1)对LMS算法在音频降噪中的应用做了研究,并通过MATLAB平台上的仿真对算法的降噪性能进行了测试。(2)以DE2和EZ-USB为硬件平台构建了自适应音频降噪系统,并对USB微控制器和音频芯片进行了外围电路设计。(3)在FP...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 降噪技术的发展及现状
    1.3 论文的结构安排
第2章 自适应降噪原理及仿真
    2.1 自适应滤波器简介
    2.2 LMS自适应滤波算法
        2.2.1 LMS算法简介
        2.2.2 LMS算法的收敛速度和稳态误差
    2.3 自适应降噪原理
    2.4 自适应降噪系统的MATLAB仿真
        2.4.1 LMS算法的仿真与研究
        2.4.2 音频信号的自适应降噪仿真
    2.5 本章小结
第3章 自适应音频降噪系统的硬件平台
    3.1 系统的硬件结构
    3.2 主要硬件介绍
        3.2.1 DE2开发板
        3.2.2 EP2C35 FPGA
        3.2.3 音频芯片WM8731
        3.2.4 缓存芯片SRAM
        3.2.5 USB微控制器
    3.3 本章小结
第4章 自适应音频降噪系统的设计
    4.1 自适应音频降噪系统的总体设计
        4.1.1 系统的功能描述
        4.1.2 系统的总体框架
    4.2 双通道数据采集模块的设计
        4.2.1 芯片配置模块的设计
        4.2.2 数据接收模块的设计
        4.2.3 数据同步发送模块的设计
    4.3 自适应降噪模块的设计
        4.3.1 数据的表示方法
        4.3.2 乘法器的设计
        4.3.3 FIR滤波器的设计
        4.3.4 自适应降噪模块的总体设计
    4.4 数据缓存及回放模块的设计
    4.5 USB2.0音频传输系统的设计
        4.5.1 USB数据传输接口的设计
        4.5.2 USB固件的设计
        4.5.3 上位机软件的设计
    4.6 本章小结
第5章 自适应音频降噪系统的性能测试
    5.1 系统的Modelsim仿真测试
    5.2 系统的实时降噪测试
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：4051424