基于嵌入式平臺的語音信號采集系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、語音通信電臺的通信抗干擾能力試驗、通信干擾設(shè)備的干擾能力試驗以及語音干擾效果的客觀評估,是靶場未來一段時間的重點工作之一,其試驗方法的研究和保障裝備的研制等工作已經(jīng)列入“十二五”預先研究日程。以上幾項試驗與研究任務(wù)均需要對語音信號進行采集。
　　當前靶場試驗中語音采集裝備存在采樣率低、采樣精度差、錄取時間短以及沒有精確時間基準的問題。針對以上問題,本文提出一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate A

2、rray,FPGA)和高級精簡指令集計處理器(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)輸出的時間信息和秒脈沖(Pulse Per Second,PPS)以及本地高精度實時時鐘(Real Time Clock,RTC)的觸發(fā)下,對收發(fā)兩端電臺的語音信號進行

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)存儲在SD卡中。語音數(shù)據(jù)在本地存儲的同時,利用FPGA中運行的NiosⅡ軟核處理器進行自適應差分脈沖編碼調(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)送回試驗指揮大廳。
　　本文首先介紹FPGA、ARM以及SOPC等基本概念,再重點介紹硬件系統(tǒng)的設(shè)計和軟件系統(tǒng)的編程,而后通過測試給出系

4、統(tǒng)的性能指標。在本文的研究主要有以下幾個創(chuàng)新點:一、引入FPGA作為音頻codec的控制器,解決了采樣啟動時延不可控問題;二、引入GPS系統(tǒng)作為采集系統(tǒng)的時間基準,解決了遠程同步的精度問題;三、設(shè)計了RTC系統(tǒng),解決了GPS系統(tǒng)失效時時間同步的問題;四、設(shè)計了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的語音壓縮簡便算法,實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)帶寬受限條件下語音信號的傳輸。
　　通過試驗驗證,本系統(tǒng)能夠