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      基于DSP的數字音頻均衡器設計

      摘要 音頻均衡器音頻系統中是調節音色的重要工具之一。文中提出了一種基于ADSP—BF533硬件平臺的數字音頻均衡器設計,其音頻處理算法包括譜分析和均衡算法。經過測試表明,該系統可達到理想的音頻均衡效果,用戶可對各種音效進行選擇和自定義音效。關鍵詞 音頻均衡器;譜分析;ADSP—BF533 均衡器是一種可以分別凋節各種頻率成分電信號放大龜的電子設備,通過調節音頻均衡器的參數,可以補償揚聲器和聲場的缺陷,起到補償和修飾各種聲源的作用。 分立器件與運放構建的模擬電感音頻均衡器,因受分立器件本身性能的影響,存在許多不利因素,使該音頻均衡器在競爭中處于劣勢。提出了在ADSP—BF533硬件系統上設計數字音頻均衡器的方法。譜分析算法采用FFT,其程序設計可以調用DSP的實時信號處理庫函數。均衡器的設計算法采用FIR濾波器的設計方法,FIR濾波器具有嚴格的線性相位,均衡后的音頻不會產生相位失真。系統相對于模擬音頻均衡器有較大的優越性,設計靈活、運算精度高、處理速度快、滿足實時信號處理的要求。1 數字音頻均衡器的硬件設計 硬件平臺以ADSP—BF533(DSP)作為數字信號處理核心,AD1836A作為音頻采集和播放單元,LCD顯示模塊和按鍵實現人界交互。系統原理如圖1所示。

      本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/148840.htm

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      模擬音頻信號經AD1836A模數轉換,南DSP數字均衡后再傳送給AD1836A進行數模轉換,以實現音頻信號的均衡。用戶可以通過LCD顯示模塊和按鍵來改變DSP中的軟件處理流程或參數,完成對數字音頻均衡器的控制。1.1 主處理器ADSP-BF533 ADSP—BF533處理器是ADSP Blackfin系列的成員,其結構采用了微信號結構(Micro Signal Architecture),具備簡潔的RISC指令集結構。內部指令處理采用流水線技術,并集成乘累加單元(MAC)和算術邏輯單元(ALU),其最高核頻率可達600 MHz。 BF533集成了豐富的外設接口,在數字音頻均衡器中使用SPORT0完成數字音頻的數據傳輸,使用SPI來配置AD1836A的工作模式,并用可編程標志(PF)與LCD、按鍵進行連接。1.2 音頻編碼器AD1836A AD1836A是一個高性能的單片編碼器,能夠提供3個立體聲的DAC和2個立體聲的ADC。DSP通過SPI將AD1836A配置采樣率為48 kHz,數據字寬為24位的音頻編碼器,并通過SPORT和AD1836A進行數據的傳輸,其串行數據端口可以采用流行的I2S串行模式。1.3 LCD顯示模塊設計 LCD選用MSP-G240128DYSY的點陣式液晶顯示模塊,該液晶顯示模塊的驅動控制系統由液晶顯示控制器T6963C及其外圍電路、行驅動器組、列驅動器組和液晶驅動偏電壓電路組成。BF533通過PF接口實現對T6963C8位數據總線和控制線的讀寫。其中使用PF0~PF7為數據線,PF12~PF14為控制線,圖2給出了BF533和LCD的接口方式。

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      2 數字音頻均衡器的軟件設計 軟件流程如圖3所示,首先對BF533進行一系列的初始化,將系統設置在確定的工作狀態下。初始化完畢用戶通過按鍵選擇LCD的菜單項控制音頻信號處理。

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      2.1 音頻信號的譜分析算法 在音頻信號處理中加入譜分析可以更直觀地看出對不同頻段的增益調節效果,方便了調節和分析。頻譜特性曲線可以通過離散傅里葉變換得到,如式(1)所示。 d.JPG式中,x(n)為音頻信號采樣序列;e.JPG為旋轉因子;N為DFT變換區間長度;X(k)可以用來描述其音頻信號的頻譜。 實際操作中AD1836A每次通過SPORT0,將4個24位的采樣數據送入SPORT0接收緩沖區,并產生一次接收中斷,在中斷服務程序中接收的數據被送入設定的緩沖區中,當接收計數器達到N時,對采樣數據進行FFT,計算出的幅頻特性曲線實時顯示在LCD上。

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