使用FIR滤波器实现音频滤波实验指南

DSPBuilder入门与使用FIR滤波器实现音频滤波--DSPBuilder应用实例主要内容1.设计要求2.AudioADC/DAC配置3.FIR滤波器的设计4.QuartusII工程对DSPBuilder模块的调用一、设计要求(1)原始音乐(夹带2KHz的啸叫声)由电脑的媒体播放器播放后，经音频线连到CycloneIIEP2C70DSPDevelopmentBoard(以下简称DSP开发板)的LINEIN音频输入口，DSP开发板上音频codec对模拟音频进行采样得到数字化音频；(2)在DSP开发平台上设计FIR滤波器滤除原始音乐中的单音啸叫得到较理想的音乐，并通过DSP开发板上音频codec进行DAC转换，通过耳机收听音乐效果。AudioADCAudioDAC可控正弦发生器FIR滤波器二、AudioADC/DAC配置主要步骤：（1）在DE2_default工程上修改（2）从Bypass模式切换到DAC模式第一步：修改I2C_AV_Config.v在修改工程之前，下载原来的程序，用计算机播放器播放音乐并连到DE2的LINEIN输入端，用耳机可以听到效果。但是这个声音并没有经过ADC和DAC，因此并需进行修改，否则无法测试滤波器的效果。修改方法：A_PATH_CTRL:LUT_DATA=16'h08F8;将8改为0SAMPLE_CTRL:LUT_DATA=16'h1002;将2改为0改完后结果如下图所示：图1修改I2C_AV_Config.v此时编译工程，将不能再听到LINEIN输入的音乐，说明修改生效了。第二步：Step2:修改AUDIO_DAC.v（1）增加两个输入fir_in_data和fir_out_data，前者为fir滤波器的输入数据，也是ADC采样后的数据，后者是fir滤波器滤波后的数据。具体代码为：input[DATA_WIDTH-1:0]fir_out_data;input[DATA_WIDTH-1:0]fir_in_data;图2增加两个输入（2）fir_in_data为ADC采样后的输出，现将其连入。图3将FLASH_Out改为fir_in_data第三步：Step3:修改DE2_Default.v主要内容(1)将ADC采集的数据进行串并转换得到并行数据(2)将并行数据送给fir_in_data(3)ADC采集后的数据是双通道的，只需将左声道或右声道送给fir_in_data（1）串并转换将以下代码加入到系统顶层文件DE2_Default.v//////////////////////////////addedbysunshine(begin)reg[3:0]count_ADC_l=0;reg[3:0]count_ADC_r=0;reg[15:0]fir_in_data_l=0;reg[15:0]fir_in_data_r=0;reg[15:0]ADC_data_l=0;reg[15:0]ADC_data_r=0;wire[15:0]fir_out_data;/////ADCdataserialtopararrelalways@(posedgeAUD_BCLK)beginif(AUD_ADCLRCK)beginADC_data_l[~count_ADC_l[3:0]]=AUD_ADCDAT;count_ADC_l=count_ADC_l+1;if(count_ADC_l==15)beginfir_in_data_r=ADC_data_r;count_ADC_r=0;endendelsebeginADC_data_r[~count_ADC_r[3:0]]=AUD_ADCDAT;count_ADC_r=count_ADC_r+1;if(count_ADC_r==15)beginfir_in_data_l=ADC_data_l;count_ADC_l=0;endendend//////////////////////////////addedbysunshine(end)图4串并转换（2）AUDIO_DAC重新连接AUDIO_DAC增加了两个输入fir_in_data和fir_out_data（已在第二步完成）将串并转换的数据送给fir_in_data，如下图所示图5重新对Audio_DAC进行元件例化至此，我们将ADC和DAC都已连接好。此时可以听到电脑播放器播放的音乐了。三、FIR滤波器的设计(1)启动FDATool（两种方式）①CommandWindow在命令窗口输入fdatool：②通过菜单项打开具体位置：Start-Toolboxes-FilterDesign-FilterDesign&analysisTool(fdatool)③设置滤波参数①设置参数为：带阻FIR滤波器，阶数128，汉明窗采样频率48KHz，fc1=1980Hz，fc2=2020Hz②点击DesignFilter此时出现滤波器频响曲线，注意参数的配置一定要符合滤波器性能要求，在要滤除的频率处，衰减至少10db以上，这样效果才够好。得到滤波器系数③设计完后导出滤波参数（点击Export）将滤波器参数导入工作区，名字默认为Num，直接点击Export(2)将滤波参数保存为文本文件将系数用记事本保存，这里记为coeff_116.txt4、FIR模型的建立(1)完成上述操作，然后打开Simulink，调用FIR的IPCORE①具体位置：SimulinkAlteraDSPBuilderMegaCoreFunctionsfir_compiler_v9_0②双击model中的fir模块进行设置，第一步Step1parameterize。③Step1EditCoefficientSetImportedCoefficientSet选择对应的滤波器配置文件（coeff_116.txt）后ApplyOK④之后的界面，参数如下：点击finish⑤然后点击Step2生成（Generate）(2)导入音频文件处理结果导出到workspace，再转存成文件(3)在工程目录下生成VHDL及QuartusII工程