基于Avalon總線的音頻頻譜分析系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、伴隨電子與通信技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字音頻廣播、多媒體通信等數(shù)字音頻處理技術(shù)在社會上得到了廣泛的應(yīng)用,對人們生活的影響日益深遠(yuǎn)。目前,市面上的樂器調(diào)音器的實時性和準(zhǔn)確性有待提高,且現(xiàn)有的調(diào)音器的種類也不多。本文基于FPGA中的Avalon總線技術(shù)和快速傅立葉變換算法,設(shè)計了一種實時高效的音頻頻譜分析系統(tǒng),實現(xiàn)了對音樂信號的頻譜分析功能。本文的主要工作和研究內(nèi)容如下:
　　1.介紹了快速傅立葉變換算法、NiosⅡ系統(tǒng)和頻譜分析的原理,分析了

2、Avalon總線的接口類型及功能特性。
　　2.系統(tǒng)硬件設(shè)計。規(guī)劃了頻譜分析顯示系統(tǒng)的功能,給出了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計方案。采用了CycloneⅣE系列FPGA芯片的最小系統(tǒng)模塊、通過音頻信號采集及其編解碼模塊、頻譜顯示模塊構(gòu)成了系統(tǒng)的硬件框架。最小系統(tǒng)模塊包括電源電路和時鐘電路,FPGA配置模塊采用的是JTAG配置電路,音頻編解碼電路包括音頻采集電路和AD電路,頻譜顯示模塊采用的是5寸電容觸摸屏。
　　3.系統(tǒng)軟件設(shè)計。根據(jù)系

3、統(tǒng)功能給出了軟件總體流程圖。在Avalon總線的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了配置接口時序模塊、FFT模塊、顯示模塊等模塊的功能,完成了FPGA軟件中上級輸入信號接收緩存模塊、信號的FFT處理和觸摸屏顯示音頻頻譜模塊的設(shè)計。在構(gòu)造PLL IP核、FIFO IP核、RAM IP核和FFT IP核的基礎(chǔ)上,采用Avalon總線搭建了一個NiosⅡ系統(tǒng)。
　　4.系統(tǒng)軟硬件調(diào)試與功能仿真。在完成硬件電路和軟件代碼編寫后,首先對硬件電路模塊進(jìn)行了測試,然