基于SOPC的音频广播信号筛选技术研究与实现-电子与通信工程专业论文.docxVIP

摘要 相关运算以随机过程和新信息论为理论基础，研究信号和噪声的统计特性及其差 别，即通过自相关或互相关运算来分析信号和噪声相关性的不同，进行信号的检测和 提取。在公共广播环境中，如火车站、码头、商场等，广播员声音和现场噪声混合在 一起，如何从采集到的混合信号中截取一段包含某种频率成分的信号，是公共广播系 统的信号筛选过程中面临的一个实际问题。 论文提出利用相关运算和 FPGA 技术，构建基于相关运算的 FPGA 系统设计， 计算标准信号样本和被测信号样本的相关函数值来确定两信号的相关程度，从现场的 混合信号对有用信号进行筛选，而且在 FPGA 系统中进行部分功能扩展，实现 RS232 串口通信、读 SD 卡、四线电阻式触摸屏显示等，最大限度地满足工业需求。 本文首先介绍相关检测技术和 FPGA 技术的发展状况，阐述相关运算的数字电路 设计优于模拟电路设计，分析噪声产生的原因及公共广播环境中噪声性能指标，通过 对相关运算的理论知识的研究，设计了数字相关运算，并提出数字相关运算的总体设 计方案。其次，给出相关运算在 FPGA 芯片中实现的各个子模块及整体数字逻辑电路 图，在 Quartus II 可编程逻辑设计平台下的仿真调试图；两组互相关信号在 MATLAB 界面下仿真验证图，MATLAB 仿真验证互相关检测技术筛选信号功能。最后，介绍 在 ALTERA 公司的 Cyclone II 系列目标板 EP2C70F896C6N 为系统平台下，定制 NIOS II 处理器及架构其他外部硬件设备，并完成基于 NIOS II 的软件系统编程。在软硬件 系统设计的基础上详细介绍基于 NIOS II 的各接口电路，包括音频编解码硬件电路及 音频编解码控制电路实现，SD 卡的硬件电路、SD 卡初始化及 SD 卡读程序，串口通 信接口原理及串口通信软硬件设计，触摸屏接口工作原理及触摸屏显示程序设计。 关键词：相关运算；FPGA 技术；SOPC 技术；NIOS II；MATLAB；接口电路 Abstract Relevant operation is based on the stochastic process and the theoretical research of the new information theory, which research the statistical characteristics and differences of the measured signal and noise. That is to say, signal detection and extraction is achieved by calculating autocorrelation and cross-correlation arithmetic to analyze correlation between signal and noise. For instance, at the railway station, wharf, shopping malls and other public radio environment, the announcer voice and the noise are mixed together, how does a mixed signal collected at the scene intercepts a certain frequency component of signals? That is what public broadcast system faces a real problem in the process of signal detection. This paper puts forward that using the correlation detection technology and FPGA technology, and builds the FPGA system design which is based on relevant operation, and calculates correlation function values between standard signal sample and measured signal sample to determine the relevance of the two, and aims at detecting the useful signal from the mixed signal at the scene. Meanwhile the FPGA system expan