基于TMS320VC5509DSP的语音信号的FIR滤波器课程设计报告书Word格式.docx
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涉密论文按学校规定处理。
日期：
导师签名：
日期：
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
基于TMS320VC5509DSP的语音信号的FIR滤波器设计
一、实践的目的和要求
1.熟悉ICETEK-VC5509-A板上语音codec芯片TLV320AIC23的设计和程序控制原理。
2.熟悉FIR滤波器工作原理及编程。
3.掌握使用TI的算法库dsplib提高程序运行效率的方法。
4.学习使用CCS图形观察窗口观察和分析语音波形及其频谱。
二、实践原理：
在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。
数字滤波是语音处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用中的基本处理算法。
用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。
VC5509引脚图
过渡带宽度=阻带边缘频宽-通带边缘频率
采样频率：
f1=通带边缘频率+（过渡带宽度）/2
理想低通滤波器脉冲响应：
h1[n]=sin（nΩ1）/n/π
根据要求，选择布莱克曼窗，窗函数长度为：
N=5.98fs/过渡带宽度
选择N=30
w[n]=0.42+0.5cos（2πn/30）+0.8cos（4πn/24）
滤波器脉冲响应为：
h[n]=h1[n]w[n]|n|<
=12
h[n]=0|n|>
12
根据上面计算，各式算出h[n],然后将脉冲响应值移位为因果序列。
完成的滤波器的差分方程为：
y[n]=-0.001x[n-2]-0.002x[n-3]-0.002x[n-4]+0.01x[n-5]-0.009x[n-6]-0.018x[n-7]-0.049x[n-8]-0.02x[n-9]+0.11x[n-10]+0.28x[n-11]+0.64x[n-12]+0.28x[n-13]-0.11x[n-14]-0.02x[n-15]+0.049x[n-16]-0.018x[n-17]-0.009x[n-18]+0.01[n-19]-0.002x[n-20]-0.002x[n-21]+0.001x[n-22]
开始
初始化语音缓冲区和工作变量
等待McBSP通道0传送结束
读取语音数据
保存于左声道缓冲区
调用fir2计算FIR滤波输出
滤波结果保存于右声道缓冲区
原声音送左声道，滤波结果送右声道，输出到McBSP0
三、实践步骤
1.首先自己参照指导书完《语音信号的FIR滤波实验》，认真阅读实验中的源程序，深刻理解语音信号FIR滤波的原理及具体实现方法，包括含噪语音信号的读取，滤波后信号的输出，语音编解码器的设置（AIC23），重点理解FIR滤波器的实现（循环寻找的实现）
2.语音采集的采集与分析
（1）录制语音，并命名为“e”，保存在相应的位置（桌面）。
（2）用MATLAB对原始语音信号进行分析，画出它的时域波形和频谱。
程序如下：
fs=22050;
[x,fs,Nbits]=wavread（'
C:
\DocumentsandSettings\Owner\桌面\e'
）;
t=0:
1/22050:
（length（x）-1）/22050;
sound（x,fs）;
%对加载的语音信号进行回放
figure
（1）
plot（x）%做原始语音信号的时域图形
title（'
原始语音信号'
xlabel（'
timen'
ylabel（'
fuzhin'
figure
（2）
freqz（x）%绘制原始语音信号的频率响应图
频率响应图'
）
n=length（x）;
%求出语音信号的长度
y1=fft（x,n）;
%傅里叶变换
y2=fftshift（y1）;
%对频谱图进行平移
f=0:
fs/n:
fs*（n-1）/n;
%得出频点
figure（3）
subplot（2,1,1）;
plot（abs（y2））%做原始语音信号的FFT频谱图
原始语音信号FFT频谱'
subplot（2,1,2）;
plot（f,abs（y2））;
%绘制原始语音信号的频谱图
原始语音信号频谱'
%加噪声
k=1:
1:
n;
%定义k值,噪声与原始语音长度一致
c1=100000*sin（2*pi*5000*k）;
%噪声信号的函数
z=x'
+c1;
%噪音与原始信号叠加
wavwrite（z,8000,16,'
\DocumentsandSettings\Owner\桌面\e2'
%得到含噪语音
s=length（c1）;
y3=fft（z,s）;
%对叠加信号进行频谱变换
y4=fftshift（y3）;
%对频谱图平移
fs/s:
fs*（s-1）/s;
figure（4）
plot（z）%做原始语音信号的时域图形
加噪语音信号'
figure（5）
plot（f,abs（y4））;
%绘出加噪语音频谱图
axis（[080000100]）;
含噪语音信号的频谱'
figure（6）
plot（f,abs（y2））%做原始语音信号的FFT频谱图
plot（f,abs（y4））%做加噪语音信号的FFT频谱图
加噪语音信号频谱'
原始语音信号
加噪语音信号
原始语音信号FFT频谱
含噪语音信号频谱
频率响应图
3.设计一定参数的滤波器
使用fir2函数设计一个31阶低通滤波器，信号的采样频率为8000Hz，滤波器的通带截止频率为2900Hz，阻带截止频率为3300Hz。
在函数中，其截止频率均用归一化频率表示。
归一化频率的计算方法：
f=实际频率/（采样频率/2），则将截止频率归一化后的截止频率值为0.725、0.825
用fir2函数实现的格式：
f=[00.7250.8251]；
m=[1100]；
b=fir2（30，f，m）；
b=-0.0005,0.0004,0.0003,-0.0018,0.0039,-0.0045,
0.0009,0.0086,-0.0210,0.0279,-0.0173,-0.0191,
0.0793,-0.1486,0.2043,0.7744,0.2043,-0.1486,
0.0793,-0.0191,-0.0173,0.0279,-0.0210,0.0086,0.0009,
-0.0045,0.0039,-0.0018,0.0003,0.0004,-0.0005
Audio滤波程序如下：
#include"
myapp.h"
ICETEK-VC5509-EDU.h"
scancode.h"
#include<
math.h>
#defineFIRNUMBER31
#defineSIGNAL1F2900
#defineSIGNAL2F3300
#defineSAMPLEF8000
#definePI3.1415926
floatInputWave（）;
floatFIR（）;
floatfHn[FIRNUMBER]={-0.0005,0.0004,0.0003,-0.0018,
0.0039,-0.0045,0.0009,0.0086,-0.0210,0.0279,-0.0173,
-0.0191,0.0793,-0.1486,0.2043,0.7744,0.2043,-0.1486,
-0.0045,0.0039,-0.0018,0.0003,0.0004,-0.0005};
floatfXn[FIRNUMBER]={0.0};
floatfInput,fOutput;
floatfSignal1,fSignal2;
floatfStepSignal1,fStepSignal2;
floatf2PI;
inti;
floatfIn[256],fOut[256];
intnIn,nOut;
main（）
{
nIn=0;
nOut=0;
f2PI=2*PI;
fSignal1=0.0;
fSignal2=PI*0.1;
fStepSignal1=2*PI/30;
fStepSignal2=2*PI*1.4;
while
（1）
{
fInput=InputWave（）;
fIn[nIn]=fInput;
nIn++;
nIn%=256;
fOutput=FIR（）;
fOut[nOut]=fOutput;
nOut++;
/*breakpoint*/
if（nOut>
=256）
{nOut=0;
}
}
}
floatInputWave（）
for（i=FIRNUMBER-1;
i>
0;
i--）
fXn[i]=fXn[i-1];
fXn[0]=sin（（double）fSignal1）+cos（（double）fSignal2）/6.0;
fSignal1+=fStepSignal1;
if（fSignal1>
=f2PI）fSignal1-=f2PI;
fSignal2+=fStepSignal2;
if（fSignal2>
=f2PI）fSignal2-=f2PI;
return（fXn[0]）;
floatFIR（）
floatfSum;
fSum=0;
for（i=0;
i<
FIRNUMBER;
i++）
fSum+=（fXn[i]*fHn[i]）;
return（fSum）;
语音信号的FIR滤波程序
5509.h"
util.h"
audio.h"
//AIC23ControlRegisteraddresses
#defineAIC23_LT_LINE_CTL0x00//0
#defineAIC23_RT_LINE_CTL0x02//1
#defineAIC23_LT_HP_CTL0x04//2
#defineAIC23_RT_HP_CTL0x06//3
#defineAIC23_ANALOG_AUDIO_CTL0x08//4
#defineAIC23_DIGITAL_AUDIO_CTL0x0A//5
#defineAIC23_POWER_DOWN_CTL0x0C//6
#defineAIC23_DIGITAL_IF_FORMAT0x0E//7
#defineAIC23_SAMPLE_RATE_CTL0x10//8
#defineAIC23_DIG_IF_ACTIVATE0x12//9
#defineAIC23_RESET_REG0x1E//F-Writing0tothisregtriggersreset
//AIC23ControlRegistersettings
#definelt_ch_vol_ctrl0x0017/*0*/
#definert_ch_vol_ctrl0x0017/*1*/
#definelt_ch_headph_ctrl0x0079/*2*/
#definert_ch_headph_ctrl0x0079/*3*/
#definealog_au_path_ctrl0x0000/*4*/
#definedigi_au_path_ctrl0x0000/*5*/
#definepow_mgt_ctrl_ctrl0x0002/*6*/
#definedigi_au_intf_ctrl0x000D/*7*/
#defineau_FS_TIM_ctrl0x0000/*8MCLK=12MHz,SampleRatesetting*/
#definedigi_intf1_ctrl0x0001/*9*/
#definedigi_intf2_ctrl0x00FF/*10*/
#defineDIGIF_FMT_MS0x40
#defineDIGIF_FMT_LRSWAP0x20
#defineDIGIF_FMT_LRP0x10
#defineDIGIF_FMT_IWL0x0c
#defineDIGIF_FMT_FOR0x03
#defineDIGIF_FMT_IWL_160x00
#defineDIGIF_FMT_IWL_200x04
#defineDIGIF_FMT_IWL_240x08
#defineDIGIF_FMT_IWL_320xc0
#defineDIGIF_FMT_FOR_MSBRIGHT0x00
#defineDIGIF_FMT_FOR_MSLEFT0x01
#defineDIGIF_FMT_FOR_I2S0x02
#defineDIGIF_FMT_FOR_DSP0x03
#definePOWER_DEV0x80
#definePOWER_CLK0x40
#definePOWER_OSC0x20
#definePOWER_OUT0x10
#definePOWER_DAC0x08
#definePOWER_ADC0x04
#definePOWER_MIC0x02
#definePOWER_LINE0x01
#defineSRC_CLKOUT0x80
#defineSRC_CLKIN0x40
#defineSRC_SR0x3c
#defineSRC_BOSR0x02
#defineSRC_MO0x01
#defineSRC_SR_440x20
#defineSRC_SR_320x18
#defineSRC_SR_80x0c
#defineANAPCTL_STA0xc0
#defineANAPCTL_STE0x20
#defineANAPCTL_DAC0x10
#defineANAPCTL_BYP0x08
#defineANAPCTL_INSEL0x04
#defineANAPCTL_MICM0x02
#defineANAPCTL_MICB0x01
#defineDIGPCTL_DACM0x08
#defineDIGPCTL_DEEMP0x06
#defineDIGPCTL_ADCHP0x01
#defineDIGPCTL_DEEMP_DIS0x00
#defineDIGPCTL_DEEMP_320x02
#defineDIGPCTL_DEEMP_440x04
#defineDIGPCRL_DEEMP_480x06
#defineDIGIFACT_ACT0x01
#defineLT_HP_CTL_LZC0x80
#defineRT_HP_CTL_RZC0x80
voidAIC23_Write（unsignedshortregaddr,unsignedshortdata）
unsignedcharbuf[2];
buf[0]=regaddr;
buf[1]=data;
I2C_Write（I2C_AIC23,2,buf）;
voidMcBSP0_InitSlave（）
PC55XX_MCSPpMCBSP0=（PC55XX_MCSP）C55XX_MSP0_ADDR;
//PuttheMCBSPinreset
Write（pMCBSP0->
spcr1,0）;
spcr2,0）;
//Configframeparameters（32bit,singlephase,nodelay）
xcr1,XWDLEN1_32）;
xcr2,XPHASE_SINGLE|XDATDLY_0）;
rcr1,RWDLEN1_32）;
rcr2,RPHASE_SINGLE|RDATDLY_0）;
//Disableintframegenerationandenableslavew/extframesignalsonFSX
//Framesyncisactivehigh,dataclockedonrisingedgeofclkx
pcr,PCR_CLKXP）;
//Bringtransmitterandreceiveroutofreset
SetMask（pMCBSP0->
spcr2,SPCR2_XRST）;
spcr
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