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3 CVSD算法在FPGA中的实现
3.1 硬件实现框图
考虑到实际需求,采用了通用性较强的A/D,D/A元器件和FPGA器件。该硬件可以同时实现3路CVSD编译码算法,一路采用FPGA(XC3S1500)实现,两路采用专用芯片实现;同时编译码之间可以通过FPGA内部逻辑控制互相通信。在FPGA内设计实现了CVSD编译码算法,在该器件内融合多种控制功能,可以在线编程、方便调试。
音频信号在进行A/D采样之前,为了防止带外信号进入,首先进行低通滤波;再通过高倍时钟进行采样得到数字信号进入FPGA进行编译码处理。译码过后的信号通过D/A输出模拟信号,该信号再经过低通滤波器后输出,得到音频信号。
3.2 CVSD算法实现框图
在FPGA内部算法实现上,采用了“自顶向下”的设计方法,即根据要求的功能先设计出顶层的原理图,该图由若干个功能模块组成。再把各个模块细化为子模块,各子模块的功能采用电路图实现,也可用硬件描述语言实现。设计中顶层采用原理图实现,子模块采用VHDL硬件描述语言实现,利用ISE自带的IP Core乘法器,经过综合和优化等过程,最终将程序下载到芯片中,使用在线逻辑分析仪ChipScope Pro进行逻辑和功能测试分析。
3.3 CVSD算法的仿真
以正弦单音输入信号为例,利用信号源产生信号幅度O.5 Vpp,频率fin(t)=1 kHz的正弦信号作为测试信号,在FPGA中利用高倍时钟产生fs(t)=64 kHz的采样时钟。对输入A/D的音频信号采用专用低通滤波芯片进行了滤波。D/A输出的信号包含了许多不必要的高次谐波分量,因此也采用低通滤波器对其进行了平滑滤波。