基于嵌入式平臺(tái)的語音信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、語音通信電臺(tái)的通信抗干擾能力試驗(yàn)、通信干擾設(shè)備的干擾能力試驗(yàn)以及語音干擾效果的客觀評(píng)估,是靶場(chǎng)未來一段時(shí)間的重點(diǎn)工作之一,其試驗(yàn)方法的研究和保障裝備的研制等工作已經(jīng)列入“十二五”預(yù)先研究日程。以上幾項(xiàng)試驗(yàn)與研究任務(wù)均需要對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采集。
　　當(dāng)前靶場(chǎng)試驗(yàn)中語音采集裝備存在采樣率低、采樣精度差、錄取時(shí)間短以及沒有精確時(shí)間基準(zhǔn)的問題。針對(duì)以上問題,本文提出一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field-Programmable Gate A

2、rray,FPGA)和高級(jí)精簡(jiǎn)指令集計(jì)處理器(Advanced RISC Machines,ARM)相結(jié)合的嵌入式片上系統(tǒng)(System On Per Chip,SOPC)平臺(tái)的語音采集設(shè)備,能夠在全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)輸出的時(shí)間信息和秒脈沖(Pulse Per Second,PPS)以及本地高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘(Real Time Clock,RTC)的觸發(fā)下,對(duì)收發(fā)兩端電臺(tái)的語音信號(hào)進(jìn)行

3、高采樣率、高采樣精度的同步采集,并將采集得到的語音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD卡中。語音數(shù)據(jù)在本地存儲(chǔ)的同時(shí),利用FPGA中運(yùn)行的NiosⅡ軟核處理器進(jìn)行自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(Adaptive Differential Pulse Code Modulation,ADPCM)格式的音頻壓縮編碼,并通過以太網(wǎng)發(fā)送回試驗(yàn)指揮大廳。
　　本文首先介紹FPGA、ARM以及SOPC等基本概念,再重點(diǎn)介紹硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的編程,而后通過測(cè)試給出系

4、統(tǒng)的性能指標(biāo)。在本文的研究主要有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn):一、引入FPGA作為音頻codec的控制器,解決了采樣啟動(dòng)時(shí)延不可控問題;二、引入GPS系統(tǒng)作為采集系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn),解決了遠(yuǎn)程同步的精度問題;三、設(shè)計(jì)了RTC系統(tǒng),解決了GPS系統(tǒng)失效時(shí)時(shí)間同步的問題;四、設(shè)計(jì)了FPGA與ARM之間的異步傳輸接口,解決了數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膯栴};五、使用基于NiosⅡ的語音壓縮簡(jiǎn)便算法,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)帶寬受限條件下語音信號(hào)的傳輸。
　　通過試驗(yàn)驗(yàn)證,本系統(tǒng)能夠