一款应用于音频播放系统中的数字音频处理器的设计与研究

摘要

在音频处理领域，数字音频技术逐渐取代了传统的模拟音频处理方式，数字音频处理已经成为了音频领域的一种发展趋势。数字音频处理器被广泛应用在家庭影院、汽车音响等设备中，因此，设计一种高效率、多功能的数字音频处理器有很重要的现实意义。
　　 论文来源于西安电子科技大学CAD研究所的科研项目“高性能数字音频处理器关键技术的研究与系统集成”，在对音响播放系统及数字音频处理技术深入研究的基础上，设计了一款专用于音频播放系统的立体声可编程音频处理器，实现了从声源到扬声器的全数字化处理，为设计低成本、高效能、外观紧凑的音响系统提供了可能。
　　 该音频处理器具有标准的串行音频输入接口，支持多种音频输入格式(12S、Left-justified和Right-justified)，具有音效均衡、音量调节、动态范围控制、直流滤波、去加重等功能，系统具有自动频率检测功能，能够自动检测输入音频信号的采样频率并自动加载相应频段的滤波器系数。用户可以通过I2C接口配置内部的控制寄存器及滤波器系数，这使得用户可以根据具体的使用环境设置合适的参数，来得到最佳的听觉效果。
　　 本文的重点在于系统方案的制定及实现。首先对音频信号处理的相关算法进行研究，并用MATLAB仿真工具验证算法的可行性；然后根据功能要求设计系统的整体架构，使用Verilog语言编写模块的RTL代码，并用Modelsim进行功能仿真；最后使用FPGA对所设计的代码进行原型验证。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 数字音频技术概述

1.2 论文所作研究的目的及意义

1.3 论文的主要工作及章节安排

第二章 音频处理相关算法的研究

2.1 音效均衡器的设计

2.2 动态范围控制器的设计

2.3 直流滤波器的设计

2.4 去加重模块的设计

第三章 系统功能及结构设计

3.1 系统整体架构设计

3.2 内部寄存器的设置

3.3 工作方式的设置

第四章 系统子模块设计与实现

4.1 串行音频输入接口设计

4.212C接口模块的设计

4.3 音量调节模块的设计

4.4 自动频率检测模块设计

4.5 数据处理通路的设计

第五章 系统整体功能仿真

5.1 Modelsim与MATLAB联合仿真方法

5.2 系统功能仿真

第六章 系统的FPGA验证

6.1 FPGA验证平台设计

6.2 FPGA验证结果

结束语

致谢

参考文献

在读期间研究成果