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现代集成技术的发展推动了数字系统设计技术的发展。大规模可编程逻辑器件的出现和集成工艺的发展使得数字系统的设计理念发生了深刻的变化。现有数字信号处理系统设计大多是基于DSP或专用的ASIC芯片的方案,存在着高速性不好,或者配置升级不灵活等缺陷。论文提出采用可编程逻辑器件FPGA来实现语音信号的实时处理。目的在于提高语音处理速度,并实现系统灵活的配置与升级。
本论文研究采用FPGA实现语音信号的实时处理。选用ADPCM压缩算法作为实现的对象,ADPCM算法是一种针对16bit声音波形数据的压缩算法,是一种低空间消耗,高质量语音获得的好途径。针对算法的特点选用XlLINX公司VirtexII系列FPGA。采用自顶向下的设计方法,将设计按功能划分为各个子模块,包括执行算法实现的编码器模块、解码器模块,用于数据交互的串行通信模块UART、数据缓存模块FIFO等。在ISE平台下用VHDL语言编写各模块,并使用仿真工具Modelsim对系统各模块进行了时序仿真检验系统正确性;然后将各模块整合成系统,并对系统进行实时运行的测试,得到了较好的编解码效果。
最后对所设计的基于FPGA的语音处理器进行了系统评价。从资源耗用、功耗、运行速度、配置升级灵活性四个方面对系统性能进行分析评价;并将FPGA实现方式与其它方式进行了比较,得出用这种方式实现语音编解码能够提高处理速度、增强配置升级灵活度,并且具备低功耗、低成本等优点。