基于FPGA的音频分析系统实现 - 华东师范大学学报(自然科学版).PDF

第３３卷 第２期 世界科技研究与发展 Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．２ 　 　 ２０１１年４月 ２１４－２１６页 ＷＯＲＬＤＳＣＩＴＥＣＨＲ＆Ｄ Ａｐｒ．２０１１ ｐｐ．２１４－２１６ 基于ＦＰＧＡ的音频分析系统实现  黄扬帆　王　璐 　甘　平　黄　发 （重庆大学通信工程学院，重庆４０００４４） 摘　要：采用Ａｌｔｅｒａ公司的ＦＰＧＡ芯片ＥＰ２Ｃ２０作为控制和运算核心，实现对频率范围在２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ的音频信号分析和测试。 采用ＦＦＴ算法对音频信号进行频谱分析和计算处理，实现失真度分析，并完成信号总功率、各分量频率、周期等参数分析测量。采 用ＴＦＴＬＣＤ作为显示终端，能够直观显示功率谱曲线和各测试参数值。通过软件分析对比测试发现，该系统实时性强，测量准确 度高，误差优于０３％，可以有效完成音频信号分析和处理。 关键词：ＥＰ２Ｃ２０；音频分析；ＦＦＴ算法；系统设计 中图分类号：ＴＰ３０２　　　文献标识码：Ａ　　　 ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＡｕｄｉｏＡｎａｌｙｓｉｓＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ  ＨＵＡＮＧＹａｎｇｆａｎ　ＷＡＮＧＬｕ 　ＧＡＮＰｉｎｇ　ＨＵＡＮＧＦａ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｌｔｅｒａｓＦＰＧＡｃｈｉｐＥＰ２Ｃ２０ｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｒｅｔｏａｎａｌｙｓｅａｎｄｔｅｓｔｔｈｅａｕｄｉｏｓｉｇｎａｌｉｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｏｆ ２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ．ＦＦＴａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｅｄｆｏｒｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆａｕｄｉｏｓｉｇｎａｌ，ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎａｌｙｓｉｎｇａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅ ｓｉｇｎａｌｓｔｏｔａｌｐｏｗｅｒ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｐｅｒｉｏｄａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＴＦＴＬＣＤｉｓｕｓｅｄａｓｉｔｓｄｉｓｐｌａｙｔｅｒｍｉｎａｌｓｏａｓｔｏｇｅｔａｄｉｒｅｃｔ ｖｉｅｗｉｎｇｓｈｏｗｏｆｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｄｔｅｓｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｂｙｓｏｆｔｗａｒｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｅｓｔ，ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｉｓｓｔｒｏｎｇｒｅａｌｔｉｍｅ， ｗｉｔｈｈｉｇｈｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｌｅｓｓｔｈａｎ０３％ ｅｒｒｏｒ．Ｔｈｅａｕｄｉｏｓｉｇｎａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｎｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＰ２Ｃ２０；ａｕｄｉｏａｎａｌｙｓｉｓ；ＦＦＴａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ 性，依靠ＦＰＧＡ内部的数控锁相环技术获得较高的系统时 １　引言 钟，提高处理的精确性。采用 Ａｌｔｅｒａ公司的 ＦＰＧＡ芯片 ［３］ 音频是信息交互的一种重要媒体，人类能够听见的音频 ＥＰ２Ｃ２０ 作为控制和运算核心，实现对频率范围在２０Ｈｚ～ 信号的频