dsp課程設(shè)計(jì)報(bào)告---語(yǔ)音噪聲濾波

1、<p>　　DSP課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告</p><p><b>　　語(yǔ)音噪聲濾波</b></p><p>　　院（系）：電子信息工程學(xué)院 </p><p>　　班級(jí)： 自動(dòng)化0804 </p><p>　　姓名： </p><p&g

2、t;　　學(xué)號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)背景3</b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求3</b></p>

3、<p><b>　　三、設(shè)計(jì)思路3</b></p><p><b>　　四、算法原理4</b></p><p>　　1、直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)DMA4</p><p>　　2、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器6</p><p>　　3、FIR濾波器算法6</p><p>

4、<b>　　4、LMS算法7</b></p><p>　　5、利用DSP產(chǎn)生回波8</p><p>　　6、利用自適應(yīng)濾波實(shí)現(xiàn)回波對(duì)消9</p><p>　　五、用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)LMS算法11</p><p>　　六、用MATLAB設(shè)計(jì)FIR濾波器15</p><p><b>　　

5、七、程序設(shè)計(jì)17</b></p><p>　　1、主程序（firlab.c）17</p><p>　　2、中斷服務(wù)程序（dma2isr.c）22</p><p>　　3、鏈接命令文件（5402a.cmd）24</p><p>　　4、中斷向量表（c5402vec.asm）26</p><p>&l

6、t;b>　　八、程序調(diào)試30</b></p><p><b>　　九、結(jié)果分析31</b></p><p><b>　　十、感想40</b></p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)背景</b></p><p>　　我們的日常生活中離不開(kāi)語(yǔ)音通信，如接打電話(huà)

7、、收聽(tīng)音樂(lè)等。語(yǔ)音通信的過(guò)程主要分為三個(gè)部分，即發(fā)送部分——將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)發(fā)送端設(shè)備變換為適合傳輸?shù)男问桨l(fā)送出去；傳輸部分——通過(guò)傳輸信道將電信號(hào)進(jìn)行傳輸；接收部分——經(jīng)接收端設(shè)備恢復(fù)出原來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)，經(jīng)耳機(jī)或者喇叭轉(zhuǎn)換為接收者可以聽(tīng)到的聲音信號(hào)。</p><p>　　但是由于環(huán)境的原因，我們采集到語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)常含有不同程度的噪聲。與語(yǔ)音通信系統(tǒng)的三個(gè)部分相對(duì)應(yīng)，語(yǔ)音通信系統(tǒng)中的噪聲一般也來(lái)自三個(gè)方面：

8、一是信號(hào)發(fā)送端空間環(huán)境中的音頻噪聲信號(hào)經(jīng)麥克風(fēng)變換為電信號(hào)之后，與有用信號(hào)其同傳遞到接收端；二是信號(hào)接收端空間環(huán)境中的音頻噪聲對(duì)信號(hào)接收者的影響；三是信號(hào)處理設(shè)備產(chǎn)生的電噪聲及傳輸信道中的電噪聲。</p><p>　　當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)受到背景噪聲干擾而使語(yǔ)音通信質(zhì)量變得不可接受時(shí)，要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)中的噪聲進(jìn)行濾除，也就是本次實(shí)驗(yàn)要完成的語(yǔ)音噪聲濾波。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要

9、求</b></p><p><b>　　1、基本部分：</b></p><p>　?。?） 對(duì)DMA進(jìn)行初始化；</p><p>　?。?） 對(duì)A/D、D/A進(jìn)行初始化；</p><p>　?。?） 編寫(xiě)DMA中斷服務(wù)程序和濾波算法程序，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的實(shí)時(shí)濾波；</p><p><

10、;b>　　2、發(fā)揮部分：</b></p><p>　?。?） 使用DSP產(chǎn)生帶回波的語(yǔ)音信號(hào)；</p><p>　　利用自適應(yīng)濾波實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的回波對(duì)消。</p><p>　?。?） 比較采用不同窗和階數(shù)時(shí)濾波器的濾波效果；</p><p>　?。?） 測(cè)試所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻特性和相頻特性，并與MATLAB下的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比

11、較。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　首先利用DSP的DMA方式對(duì)外部含噪聲的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，語(yǔ)音信號(hào)先經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，利用MCBSP的接收寄存器接收數(shù)據(jù)。編寫(xiě)濾波算法程序，或調(diào)用DSPLIB中的濾波函數(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。濾波后的數(shù)據(jù)利用DMA方式送到D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。設(shè)計(jì)流程框圖如下：</p>

12、;<p>　　加有噪聲色語(yǔ)音信號(hào)由DSK板的MIC端口輸入，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后到達(dá)DSP的DMA通道2，DSP接收到信號(hào)后調(diào)用中斷服務(wù)程序進(jìn)行濾波，可選擇濾波模式進(jìn)行不同種類(lèi)的濾波，濾波后的信號(hào)在CCS上顯示，或通過(guò)DMA通道3將信號(hào)輸出到D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后從SPEAKER端口輸出。</p><p><b>　　四、算法原理</b></p>

13、<p>　　1、直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)DMA</p><p>　　直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)（Direct Memory Access）是C54x DSP非常重要的片上外設(shè)，DMA控制器可以在不影響CPU的情況下完成數(shù)據(jù)的傳輸，因此數(shù)據(jù)傳輸速度快，在要求信號(hào)實(shí)時(shí)采集和處理的系統(tǒng)中常采用DMA方式進(jìn)行信號(hào)采集和傳輸。C5402有6個(gè)可獨(dú)立編程的DMA通道，每個(gè)DMA通道受各自的5個(gè)16位寄存器控制：源地址寄存器DMSRC、

14、目的地址寄存器DMDST、單元計(jì)數(shù)寄存器DMCTR、同步事件和計(jì)數(shù)寄存器DMSFC、發(fā)送模式控制寄存器DMMCR。目的地址寄存器DMDST規(guī)定DMA要傳送數(shù)據(jù)目的地址和首地址。單元計(jì)數(shù)寄存器DMCTR規(guī)定DMA傳送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)為DMCTR寄存器的值加1。同步事件和幀計(jì)數(shù)寄存器DMSFC規(guī)定DMA傳送數(shù)據(jù)的同步事件類(lèi)型和傳送一塊數(shù)據(jù)所含幀信號(hào)的個(gè)數(shù)。發(fā)送模式控制寄存器DMMCR規(guī)定DMA通道的傳輸模式，當(dāng)DMA工作在自動(dòng)初始化模式時(shí)，CPU

15、在一個(gè)DMA事件完成后自動(dòng)裝載下一個(gè)DMA初始化設(shè)置并繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。DINM位和IMOD位設(shè)置DMA中斷產(chǎn)生方式。CTMOD位設(shè)置發(fā)送計(jì)數(shù)模式控制，CTMOD位為0時(shí)，DMA工作在多幀模式，CTMOD位為1時(shí)，</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)利用DMA通道2與MCBSP1通道結(jié)合來(lái)讀取A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，利用DMA通道3與MCBSP1通道結(jié)合來(lái)將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至D/A轉(zhuǎn)換器。選擇MCBSP1通道的接收寄存器DR

16、R11（41H）為DMA傳送數(shù)據(jù)的首地址，并選擇DMA源地址工作在不調(diào)整方式，選擇MCBSP1接收事件為DMA同步事件，以實(shí)現(xiàn)DMA和MCBSP的結(jié)合。A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)按MCBSP1的設(shè)置被傳送到DSP內(nèi)部接收寄存器DRR11中，再由DMA通道2將DRR11中的數(shù)據(jù)讀到指定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)INP-BUFFER中完成數(shù)據(jù)采集。DMA在傳送外部來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)影響CPU的正常運(yùn)行，當(dāng)DMA通道2采集完一組數(shù)據(jù)后產(chǎn)生一個(gè)DMA中斷事件中斷CPU，來(lái)

17、通知CPU對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，此時(shí)DMA通道2可以按照設(shè)定繼續(xù)采集下一組數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與CPU處理的并行操作。</p><p>　　當(dāng)一組數(shù)據(jù)處理完成后，將數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)OUT-BUFFER中，選擇OUT-BUFFER為DMA通道3的首地址，并選擇源工作地址工作在不調(diào)整方式。選擇MCBSP1通道的發(fā)送寄存器DXR11（43H）為DMA通道3傳送數(shù)據(jù)的目的地址，并選擇DMA源地址工作在不調(diào)整方式，選擇M

18、CBSP1接收事件為DMA同步事件，以實(shí)現(xiàn)DMA和MCBSP的結(jié)合。</p><p>　　在CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，與DMA相關(guān)的頭文件有regs54xx.h和dma54xx.h。在這兩個(gè)頭文件中，定義了DMA的寄存器資源、使用方法和DMA寄存器的地址和基本訪(fǎng)問(wèn)方式，以及寄存器的各個(gè)比特域和訪(fǎng)問(wèn)方法，因此需要進(jìn)行C源程序的開(kāi)始處包含這兩個(gè)頭文件。輸入信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，利用DMA通道2進(jìn)行傳輸進(jìn)入DSP處理，而濾波

19、后的信號(hào)輸出利用了DMA通道3進(jìn)行傳輸進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器等輸出，因此需要對(duì)DMA通道2和通道3進(jìn)行初始化配置。</p><p>　　詳細(xì)的DMA初始化程序請(qǐng)見(jiàn)后面的程序清單。</p><p>　　2、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器</p><p>　　A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小，所以任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換

20、器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。A/D轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒔邮盏恼Z(yǔ)音信號(hào)（模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，供CPU進(jìn)行處理。</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路。實(shí)現(xiàn)原理就是將輸入的二進(jìn)制代碼按其權(quán)值的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將所有的模擬量相加，使其與數(shù)字量成正比。D/A轉(zhuǎn)換器能夠?qū)?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音信號(hào)送SPEAKER端口輸出。<

21、/p><p>　　要使用A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，必須首先對(duì)A/D和D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行初始化設(shè)置，即設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器的工作模式（15+1bit模式，16bit模式）、輸入增益（0dB,6dB,12dB）以及抽樣頻率（8000Hz,16000Hz）等。</p><p>　　3、FIR濾波器算法</p><p>　　數(shù)字濾波器原理一般具有如下差分方程:</p>&l

22、t;p>　　y(n)=∑ x(n-k)+ ∑ y(n-k) （1）</p><p>　　式中x(n)為輸人序列，y(n)為輸出序列， 和 為濾波器系數(shù)，,N是濾波器階數(shù)。當(dāng)所有的 均為零時(shí)，則有</p><p>　　y(n)= ∑ x(n-k) （2）</p><p>　　(2)式是FIR濾波器的差分方程，其一般形式為</p>&

23、lt;p>　　y(n)= ∑h(k)x(n-k) （3）</p><p>　　對(duì)(3)式進(jìn)行z變換，整理后可得FIR濾波器的傳遞函數(shù):</p><p>　　H(z)= ∑h(k) （4）</p><p>　　FIR(Finite Impulse Response)濾波器，即有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器，是指系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)h[k]僅

24、在有限范圍內(nèi)有非零值的濾波器。</p><p>　　FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)法和頻率抽樣設(shè)計(jì)法，其中窗函數(shù)法是基本而有效的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　下面為FIR濾波器的算法實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　FIR濾波為有限沖擊響應(yīng)濾波，其濾波結(jié)構(gòu)是一個(gè)分節(jié)的延時(shí)線(xiàn)，每節(jié)的輸出加權(quán)累加,得到濾波器的輸出。由前面的分析知，F(xiàn)IR濾波器數(shù)學(xué)上可表示為:&

25、lt;/p><p>　　y(n)= ∑h(k)x(n-k) （5）</p><p>　　式（5）中 x[n]為最近(t=nT)的輸人信號(hào)，x[n-k]是延時(shí)了k個(gè)取樣周期的輸人信號(hào)，h[k]是第k個(gè)延時(shí)的加權(quán)值(即濾波器系數(shù))，可由MATLAB設(shè)計(jì)出來(lái)，y[n]是時(shí)刻t=nT時(shí)濾波器的輸出信號(hào)，N是濾波器的階數(shù)也稱(chēng)濾波器的抽頭數(shù)，為實(shí)整數(shù)，且須滿(mǎn)足N*t<1/ ，其中 為采樣頻率。因?yàn)樵?/p>

26、濾波器的沖激響應(yīng)在N個(gè)周期后變?yōu)?也就是每次乘加運(yùn)算都要用到之前N個(gè)數(shù)。濾波器系數(shù)可通過(guò)MATLAB設(shè)計(jì)得到。 </p><p><b>　　4、LMS算法</b></p><p>　　LMS(least-mean-square)算法，即最小均方算法，是由Widrow和Hof在1960年創(chuàng)建的，直到現(xiàn)在它還是應(yīng)用最廣泛的自適應(yīng)濾波算法。LMS算法是隨機(jī)梯度算法族中的一

27、員。該算法在隨機(jī)輸入維納濾波器遞推計(jì)算中使用確定性梯度。LMS算法的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是它的簡(jiǎn)單性。此外，它不需要計(jì)算有關(guān)的相關(guān)函數(shù)，也不需要矩陣求逆運(yùn)算。事實(shí)上，正是因?yàn)長(zhǎng)MS算法的簡(jiǎn)單性，使得它成為其他自適應(yīng)濾波算法的參照標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　這兩個(gè)過(guò)程一起工作組成一個(gè)反饋環(huán)，如下圖所示。</p><p>　　首先有一個(gè)橫向?yàn)V波器(圍繞它構(gòu)造LMS算法)，該部件的作用在于完成濾波過(guò)程

28、。其次，有一個(gè)對(duì)橫向?yàn)V波器抽頭權(quán)值進(jìn)行自適應(yīng)控制過(guò)程的算法。橫向?yàn)V波器各部分的細(xì)節(jié)如下圖所示。</p><p>　　抽頭輸入u(k),u(k-1),……,u(k-M+1)，其中M+1是延遲單元的個(gè)數(shù)，這些輸入張成一個(gè)多維空間。相應(yīng)的 (k), (k), ...， （k)為抽頭權(quán)向量h(k)的元素。通過(guò)LMS算法計(jì)算這個(gè)向量所得的值表示一個(gè)估計(jì)，當(dāng)?shù)螖?shù)趨于無(wú)窮時(shí)，該估計(jì)的期望值可能接近維納最優(yōu)解,在濾波過(guò)

29、程中，期望響應(yīng)d(k)與抽頭輸入向量z(k)一道參與處理。在這種情況下，給定一個(gè)輸入，橫向?yàn)V波器產(chǎn)生一個(gè)輸入，橫向?yàn)V波器產(chǎn)生一個(gè)輸出y(k)作為期望響應(yīng)d(k)的估計(jì)。因此，我們可把估計(jì)誤差e(k)定義為期望響應(yīng)與實(shí)際濾波器輸出之差，估計(jì)誤差e(k)與抽頭輸入向量z(k)都被加到自適應(yīng)部分，因此圍繞抽頭權(quán)值的反饋環(huán)是閉環(huán)的。</p><p>　　5、利用DSP產(chǎn)生回波</p><p>　　

30、在打電話(huà)的過(guò)程中，常常能聽(tīng)見(jiàn)自己說(shuō)話(huà)的聲音在話(huà)筒里重復(fù)，實(shí)際上就是自己的聲音泄露到了接收系統(tǒng)中。在一些特定的系統(tǒng)中出現(xiàn)這種現(xiàn)象將會(huì)對(duì)信號(hào)的正常收發(fā)產(chǎn)生不利影響。因此，回聲在上述系統(tǒng)中會(huì)嚴(yán)重影響了通話(huà)的清晰度，多點(diǎn)回聲甚至?xí)鹜ㄓ嵕W(wǎng)之間聲音的振蕩。</p><p>　　可通過(guò)設(shè)置時(shí)間的延遲，將過(guò)去的信號(hào)衰減加到現(xiàn)在的信號(hào)上，以產(chǎn)生回波。</p><p>　　這次實(shí)驗(yàn)我們的回聲信號(hào)定義為語(yǔ)音

31、信號(hào)的延遲再進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃p。即將麥克輸入的語(yǔ)音信號(hào)疊加上述麥克輸入語(yǔ)音信號(hào)的延時(shí)衰減后的信號(hào)，用此混合信號(hào)模擬真實(shí)的回波信號(hào)。因此回聲通道的傳輸函數(shù)為：</p><p>　　其中S為衰減，M為延遲點(diǎn)數(shù)。聽(tīng)到的回波是混合信號(hào)，此時(shí)不僅能聽(tīng)到自己的聲音，也能聽(tīng)到幾個(gè)衰減后疊加的回聲，該回聲為近端輸入的延遲和衰減。</p><p><b>　　回波產(chǎn)生程序如下：</b>&l

32、t;/p><p>　　while (!MCBSP_RRDY(HANDSET_CODEC)) {}; //codec句柄如未準(zhǔn)備好則等待</p><p>　　dk = *(volatile u16*)DRR1_ADDR(HANDSET_CODEC); //從ADC讀數(shù)</p><p>　　bf[i]=dk;

33、 //放入緩沖區(qū)</p><p>　　if(i==10000) </p><p>　　i=0; </p><p>　　*(volatile u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC) = dk+bf[i+1]/2; //延遲+衰減</p><p>　　6、利用自適應(yīng)濾波實(shí)現(xiàn)回

34、波對(duì)消</p><p>　　聲學(xué)回聲消除的功能原理框圖如下圖所示：</p><p>　　其基本原理可概括為，自適應(yīng)地合成回聲，并從有回聲干擾地信號(hào)中減去該合成回聲。一般回聲消除算法通過(guò)自適應(yīng)濾波來(lái)完成，其基本原理如下圖所示：</p><p>　　其中，遠(yuǎn)端信號(hào)x（k)通過(guò)回聲信道h產(chǎn)生回聲y(k)，近端信號(hào)d(k)是由回聲y(k)和近端聲音信號(hào)(可包含噪聲信號(hào))得到

35、。通過(guò)使用M抽頭的FIR自適應(yīng)濾波器來(lái)模擬回聲信道h，可以使所得y(k)通近回聲信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到回聲消除的目的由此可見(jiàn)，回聲消除的關(guān)鍵是自適應(yīng)地調(diào)整使其通近h，可通過(guò)現(xiàn)有的各種自適應(yīng)濾波算法實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)采用的LMS算法，即最小均方誤差算法設(shè)計(jì)的自適應(yīng)濾波器進(jìn)行未知系統(tǒng)識(shí)別，以將回聲信號(hào)濾除。該自適應(yīng)濾波器是FIR橫向?yàn)V波器，可以根據(jù)輸出自動(dòng)修改濾波器的權(quán)系數(shù)，從而逼近未知系統(tǒng)回聲通道。算法的

36、實(shí)現(xiàn)基于TMS320C5402DSP芯片和CCS系統(tǒng)的C語(yǔ)言。 </p><p>　　遠(yuǎn)端的信號(hào)通過(guò)回聲通道產(chǎn)生回聲信號(hào)d(n)，該信號(hào)一般為遠(yuǎn)端信號(hào)的衰減和延遲。遠(yuǎn)端信號(hào)通過(guò)自適應(yīng)濾波器產(chǎn)生回聲預(yù)測(cè)信號(hào)y(n)。在k時(shí)刻，它們之差為剩余回聲信號(hào)：</p><p>　　用它來(lái)控制LMS自適應(yīng)濾波器的系數(shù)ω(n)</p><p>　　其中μ為自適應(yīng)步長(zhǎng)因子，一般取0μ

37、1，可視為常數(shù)，k時(shí)刻濾波器的輸出為：</p><p>　　以上三個(gè)方程是LMS最小均方誤差算法的核心方程，也是C語(yǔ)言編程的依據(jù)。LMS的算法流程圖如下：</p><p>　　五、用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)LMS算法</p><p>　　由C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)LMS算法的C語(yǔ)言程序如下所示：</p><p>　　double lms (double w[],doub

38、le x[],double dk,double ek) //移植到CCS中的lms算法</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　s16 i;</b></p><p>　　double uek,yk;</p><p><b>　　yk=0;</b>

39、;</p><p>　　for(i=0;i<N;++i)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　yk=yk+w[i]*x[i];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　ek=dk-yk;</b>&

40、lt;/p><p>　　uek=2*mu*ek;</p><p>　　for(i=0;i<N;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　w[i]=w[i]+uek*x[i];</p><p><b>　　}</b></p>&l

41、t;p>　　return(ek);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　然而算法的效率與濾波器的長(zhǎng)度有關(guān)，因此應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小濾波器的長(zhǎng)度；同時(shí)也應(yīng)該適當(dāng)?shù)奶岣逨IR濾波器的階數(shù)。同時(shí)替換原有的LMS算法的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)程序，更換為CCS的diplib庫(kù)中的函數(shù)short dlms(PARAM)取代自定的lms()函數(shù)，同時(shí)用dsplib庫(kù)里的函

42、數(shù)short fir(PARAM)產(chǎn)生回聲通道的輸出信號(hào)(也就是用預(yù)定階數(shù)的FIR濾波器模擬回聲通道),該輸出信號(hào)作為自適應(yīng)濾波器的理想輸出信號(hào)，對(duì)之進(jìn)行逼近進(jìn)而得到預(yù)定結(jié)果。</p><p>　　Dsplib庫(kù)中的dlsm函數(shù)和fir函數(shù)的子程序：</p><p>　　Dlsm.h的程序如下，路徑：C:\ti\c5400\dsplib\EXAMPLES\DLMS</p>&

43、lt;p>　　//*****************************************************************************</p><p>　　// Filename: dlms_t.c</p><p>　　// Version: 0.01</p><p>　　// Description: test

44、 for dlms routine</p><p>　　//*****************************************************************************</p><p>　　#include <math.h></p><p>　　#include <tms320.h></p&

45、gt;<p>　　#include <dsplib.h></p><p>　　#include "test.h"</p><p><b>　　short i;</b></p><p>　　short eflagr= PASS;</p><p>　　short eflagh=

46、PASS;</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/* clear */</p><p>　　for (i=0;i<NH;i++) h[i] =0;// clear coeff buffer (optional)</p>&l

47、t;p>　　for (i=0;i<NX;i++) r[i] =0;// clear output buffer (optional)</p><p>　　for (i=0; i<NH; i++) dbuffer[i] = 0; // clear delay buffer (a must)</p><p>　　/* compute */</p><p&

48、gt;　　dlms(x,h,r,&dp,des,STEP, NH, NX);</p><p>　　/* test */</p><p>　　eflagr = test(r, rtest, NX, MAXERROR);// for r</p><p>　　eflagh = test(h, htest, NH, MAXERROR);// for h</

49、p><p>　　if (eflagr != PASS)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　exit(-1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (eflagh != PASS)<

50、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　exit(-1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</

51、b></p><p>　　FIR.h的程序如下，路徑：C:\ti\c5400\dsplib\EXAMPLES\FIR</p><p>　　//*****************************************************************************</p><p>　　// Filename: fir_t.c

52、</p><p>　　// Version: 0.01</p><p>　　// Description: test for fir routine</p><p>　　//*****************************************************************************</p><p

53、>　　#include <math.h></p><p>　　#include <tms320.h></p><p>　　#include <dsplib.h></p><p>　　#include "test.h"</p><p><b>　　short i;</

54、b></p><p>　　short eflag1= PASS;</p><p>　　short eflag2= PASS;</p><p>　　DATA *dbptr = &db[0];</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b>&

55、lt;/p><p>　　/* 1. Test for single-buffer */</p><p>　　/* clear */</p><p>　　for (i=0; i<NX; i++) r[i] = 0; // clear output buffer (optional)</p><p>　　for (i=0; i<

56、NH; i++) db[i] = 0; // clear delay buffer (a must)</p><p>　　/* compute */</p><p>　　fir(x, h, r, &dbptr, NH, NX);</p><p>　　/* test */</p><p>　　eflag1 = test (r, rtes

57、t, NX, MAXERROR);</p><p>　　/* 2. Tests for dual-buffer */</p><p>　　/* clear */</p><p>　　for (i=0; i<NX; i++) r[i] = 0; // clear output buffer (optional)</p><p>

58、　　for (i=0; i<NH; i++) db[i] = 0; // clear delay buffer (a must)</p><p>　　dbptr = &db[0];</p><p>　　/* compute */</p><p>　　if (NX>=4)</p><p><b>　　{</b

59、></p><p>　　fir(x, h, r, &dbptr, NH, NX/4);</p><p>　　fir(&x[NX/4], h, &r[NX/4], &dbptr, NH, NX/4);</p><p>　　fir(&x[2*NX/4], h, &r[2*NX/4], &dbptr, NH,

60、NX/4);</p><p>　　fir(&x[3*NX/4], h, &r[3*NX/4], &dbptr, NH, NX/4);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/* test */</p><p>　　eflag2 = test (r, rtest, NX, MA

61、XERROR);</p><p>　　if (eflag1 != PASS)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　exit(-1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (eflag2

62、 != PASS)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　exit(-2);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return;</b></p><p><

63、b>　　}</b></p><p>　　這兩個(gè)函數(shù)是用C5000匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的，具有很高的執(zhí)行效率，使用這個(gè)函數(shù)可以大大提高運(yùn)算速度，以解決用C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序效率不能滿(mǎn)足要求的問(wèn)題。下面以dlsm.h為例，其使用方法如下：</p><p>　　short oflag = dlms (DATA *x, DATA *h, DATA *r, DATA **d, DATA *de

64、s, DATA step, ushort nh, ushort nx)</p><p>　　其C子函數(shù)定義的各個(gè)變量的意義如下表所示： </p><p>　　注意：h和d的存儲(chǔ)地址要求起點(diǎn)必須位于Kbit邊界處，即起始地址值的最低有效位必須是0，必須在CMD文件中開(kāi)辟對(duì)齊1K邊界的空間，并且只能在頭文件中進(jìn)行段的配置。否則編譯無(wú)法通過(guò)。</p><p>　　同理，F(xiàn)

65、IR.h的使用方法如下：</p><p>　　oflag = short fir (DATA *x, DATA *h, DATA *r, DATA **dbuffer, ushort nh, ushort nx)</p><p>　　注意：h、d的地址要求同dlms()函數(shù)中的h、d參數(shù)。DATA 為tms320.h中定義的short整型。</p><p>　　為了

66、降低計(jì)算量，輸入緩沖數(shù)組長(zhǎng)度應(yīng)該盡量小，取長(zhǎng)度為L(zhǎng)ENGTH_IN=5。采用數(shù)據(jù)壓入方式，將最新的聲音采樣值存入數(shù)組x[0],然后將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)從低位壓入高位。其實(shí)現(xiàn)程序update(DATA x[],DATA dk)如下：</p><p>　　void update(DATA x[],DATA dk) //dk為當(dāng)前采樣值</p><p><b>　　{</b>&

67、lt;/p><p>　　s16 j,k; </p><p>　　for(j=1;j<LENGTH_IN;++j)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　k=LENGTH_IN-j;</p><p>　　x[k]=x[k-1]; //從低位壓向高位&

68、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　x[0]=dk; // 當(dāng)前采樣值存入最低位</p><p><b>　　}</b></p><p>　　六、用MATLAB設(shè)計(jì)FIR濾波器</p><p>　　用MATLAB設(shè)計(jì)FIR流程如下：

69、</p><p>　　打開(kāi)MATLAB，在命令窗中輸入fdatool,打開(kāi)濾波器設(shè)計(jì)與分析工具。</p><p>　　更改濾波器的各個(gè)參數(shù)值，因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)的頻率成分主要分布在300Hz到3400Hz,所以我們只要設(shè)計(jì)300Hz到3400Hz的帶通FIR濾波器就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)中摻雜的噪聲的濾除。在FDA中選擇帶通FIR濾波器，階數(shù)選擇15，抽樣頻率選擇16kHz，阻帶截頻分別為0.25

70、kHz和3.45 kHz，通帶截頻分別為0.3 kHz和3.4 kHz。</p><p>　　點(diǎn)擊“Desgin filter” 完成濾波器設(shè)計(jì)，濾波器的波形如下圖所示。</p><p>　　然后將設(shè)計(jì)好的結(jié)果導(dǎo)出為fir.h文件。下面就是導(dǎo)出的fir.h文件。</p><p><b>　　/*</b></p><p>

71、　　* Filter Design and Analysis Tool - Generated Filter Coefficients - C Source </p><p>　　* Generated by MATLAB - Signal Processing Toolbox</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　/

72、* General type conversion for MATLAB generated C-code */</p><p>　　#include "tmwtypes.h"</p><p><b>　　/* </b></p><p>　　* Expected path to tmwtypes.h </p>

73、<p>　　* C:\MATLAB6p5\extern\include\tmwtypes.h </p><p><b>　　*/</b></p><p>　　const int BL = 16;</p><p>　　const real64_T B[16] = {-1737, -22, 494, -1762, -41

74、17, -2011, 5080, 11684, 11684, 5080, -2011, -4117, -1762, 494, -22, -1737};</p><p><b>　　七、程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)中用到的源程序有以下幾個(gè)：</p><p>　　1.主程序（firlab.c）</

75、p><p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　/* */ </p><p>　　/* */</p><p>　　/*

76、 */</p><p>　　/* */</p><p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　#include <type.h></p>

77、<p>　　#include <board.h></p><p>　　#include <codec.h></p><p>　　#include <dsplib.h></p><p>　　#include <firlab.h></p><p>　　#include <string

78、.h></p><p>　　#include <math.h></p><p>　　void delay(s16 period);</p><p>　　extern void DMAC2ISR();</p><p>　　#define SS 16 </p><p>　　/*************

79、****************************************************************/</p><p>　　/* 全局變量 */</p><p>　　/*****************************************************************************/</p&

80、gt;<p>　　HANDLE hHandset;</p><p>　　unsigned int dmsefc,dmmcr,dmctr,src_addr,dst_addr;</p><p>　　unsigned int dmpre,dmsrcp,dmdstp,dmidx0,dmidx1,dmfri0,dmfri1,dmgsa,dmgda,dmgcr,dmgfr;</p&

81、gt;<p>　　/*存放輸入數(shù)據(jù)*/</p><p>　　#pragma DATA_SECTION(inp_buffer,"audio_buffer");</p><p>　　int inp_buffer[0x200];</p><p>　　/*存放輸出數(shù)據(jù)*/</p><p>　　#pragma DATA

82、_SECTION(out_buffer,"outt_buffer");</p><p>　　int out_buffer[0x200];</p><p>　　int out1_buffer[0x200];</p><p>　　/*存放濾波器系數(shù)*/</p><p>　　#pragma DATA_SECTION(coeffs

83、,"coefficients");</p><p><b>　　/*低通濾波器*/</b></p><p>　　DATA coeffs[16]={ 0, -113, 419, -878, 1031, 0, -3731, 19656, 19656,</p><p>　　-3731,

84、 0, 1031, -878, 419, -113, 0};</p><p>　　/*高通濾波器*//*這里COEFF的數(shù)據(jù)類(lèi)型曾經(jīng)是 int*/</p><p><b>　　/*帶通濾波器*/</b></p><p><b>　　/*帶阻濾波器*/</b></p><p&

85、gt;<b>　　/*全通濾波器*/</b></p><p>　　/*存放延遲數(shù)據(jù)*/</p><p>　　#pragma DATA_SECTION(delaybuff,"delayb");</p><p>　　int delaybuff[16]={0};</p><p>　　int frame=0;

86、</p><p>　　int flag=0;</p><p><b>　　int temp;</b></p><p>　　int currbuff=0;</p><p>　　int choose=1;</p><p>　　int *delayptr1= &(delaybuff[0]);&l

87、t;/p><p>　　interrupt void DMAC2ISR();</p><p>　　DATA y[SS];</p><p>　　double p,q,temp1;</p><p>　　u16 f[SS/2+1];</p><p>　　int iii,mm;</p><p>　　/****

88、*************************************************************************/</p><p>　　/* MAIN */</p><p>　　/***********************************************************************

89、******/</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　s16 cnt=2;</p><p>　　BSCR=0x8806;</p><p><b>　　XPC=0;</b></p><p>

90、;　　PMST=0xA0;</p><p>　　brd_set_cpu_freq(100);</p><p>　　TIMER_HALT(0);</p><p>　　brd_set_wait_states(7,7,9);</p><p>　　TIMER_RESET(0);</p><p><b>　　IMR=0

91、; </b></p><p>　　/************************計(jì)算濾波器的FFT******************************************/</p><p>　　cbrev(coeffs,y,SS/2);</p><p>　　rfft(y,SS,0);</p><p>　　/**

92、******求信號(hào)的幅度譜*************************/</p><p>　　f[0]=abs(y[0]);</p><p>　　f[SS/2]=abs(y[1]);</p><p><b>　　mm=1;</b></p><p>　　for(iii=2;iii<SS;iii=iii+2)&l

93、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　p=y[iii];</b></p><p>　　q=y[iii+1];</p><p>　　temp1=sqrt(p*p+q*q);//取幅度譜</p><p>　　f[mm]=temp1;</p>

94、<p><b>　　mm++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************************************/</p><p>　　/************

95、*****************************************************************/</p><p>　　if(brd_init_bios())</p><p><b>　　return;</b></p><p>　　while (cnt--)</p><p><b&

96、gt;　　{</b></p><p>　　brd_led_toggle(BRD_LED0);</p><p>　　delay(1000);</p><p>　　brd_led_toggle(BRD_LED1);</p><p>　　delay(1000);</p><p>　　brd_led_toggle(

97、BRD_LED2);</p><p>　　delay(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　hHandset=codec_open(HANDSET_CODEC);</p><p>　　/*設(shè)置codec參數(shù)*/</p><p>　　codec_dac_mode(

98、hHandset,CODEC_DAC_15BIT);</p><p>　　codec_adc_mode(hHandset,CODEC_ADC_15BIT);</p><p>　　codec_ain_gain(hHandset,CODEC_AIN_6dB);</p><p>　　codec_aout_gain(hHandset,CODEC_AOUT_MINUS_6dB

99、);</p><p>　　codec_sample_rate(hHandset,SR_16000);</p><p>　　INTR_CLR_FLAG(DMAC2);</p><p>　　dma_reset_all();</p><p>　　/*初始化DMA2通道*/</p><p>　　dmsefc=((DSYNC_R

100、EVT1<<12));</p><p>　　dmmcr=((AUTOINIT_ENABLE<<15)|(DINM_ENABLE<<14)|(IMOD_HALFBLOCK<<13)|(CTMOD_DEC<<12)|</p><p>　　(INDEXMODE_NOMOD<<8)|(SPACE_DATA<<6)|

101、(INDEXMODE_INC<<2)|(SPACE_DATA));</p><p>　　dmmcr=0xe045;</p><p>　　dmctr= 0xFF;</p><p>　　src_addr=DRR1_ADDR(HANDSET_CODEC);</p><p>　　dst_addr=(unsigned int)&in

102、p_buffer;</p><p>　　dma_init(DMA_CH2,dmsefc,dmmcr,dmctr,SPACE_DATA,src_addr,SPACE_DATA,dst_addr);</p><p>　　DMA_FRAMECOUNT(DMA_CH2,1);</p><p>　　dmgsa=src_addr;</p><p>　　d

103、mgda=dst_addr;</p><p>　　dmgcr=0xFF;</p><p><b>　　dmgfr=1;</b></p><p>　　dmpre=((HIGH_PRIORITY<<10)|(INTSEL_01<<6));</p><p>　　dmsrcp=SPACE_DATA;<

104、;/p><p>　　dmdstp=SPACE_DATA;</p><p><b>　　dmidx0=0;</b></p><p><b>　　dmidx1=0;</b></p><p><b>　　dmfri0=0;</b></p><p><b>

105、;　　dmfri1=0;</b></p><p>　　dma_global_init(dmpre,dmsrcp,dmdstp,dmidx0,dmidx1,dmfri0,dmfri1,dmgsa,dmgda,dmgcr,dmgfr);</p><p>　　DMA_ENABLE(DMA_CH2);</p><p>　　temp=*(volatile u16*

106、)DRR1_ADDR(HANDSET_CODEC);</p><p>　　INTR_ENABLE(DMAC2);</p><p>　　INTR_GLOBAL_ENABLE;</p><p><b>　　for(;;);</b></p><p><b>　　}</b></p><p

107、>　　void delay(s16 period)</p><p>　　{ int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<period;i++)</p><p>　　{ for (j=0;j<period;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p&

108、gt;<b>　　}</b></p><p>　　2.中斷服務(wù)程序（dma2isr.c）</p><p>　　#include<codec.h></p><p>　　#include<firlab.h></p><p>　　#include<stdio.h></p>&l

109、t;p>　　#include<stdlib.h></p><p>　　extern void delay(s16 period);</p><p>　　externunsigned int channel;</p><p>　　externunsigned int dmsefc;</p><p>　　externun

110、signed int dmmcr;</p><p>　　externunsigned int dmctr;</p><p>　　externunsigned int src_page;</p><p>　　externunsigned int src_addr;</p><p>　　externunsigned int dst_pag

111、e;</p><p>　　externunsigned int dst_addr;</p><p>　　externint inp_buffer[0x200];</p><p>　　externint out_buffer[0x200];</p><p>　　externint coeffs[16];</p><p

112、>　　externint delaybuff[16];</p><p>　　externint frame;</p><p>　　externint flag;</p><p>　　externint currbuff;</p><p>　　externint *delayptr1;</p><p>　

113、　externint L=0;</p><p>　　extern int choose;</p><p>　　externint out1_buffer[0x200];</p><p>　　void init_dma3(void) </p><p>　　{ while(DMPREC&0x0008){};</p>

114、<p>　　dmsefc=((DSYNC_REVT1<<12));</p><p>　　dmmcr=0x4141;</p><p>　　dmctr=0xFF;</p><p>　　src_addr=(unsigned int)&out_buffer+((unsigned int)frame*0x100);</p><

115、;p>　　dst_addr=DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC);</p><p>　　dma_init(DMA_CH3,dmsefc,dmmcr,dmctr,SPACE_DATA,src_addr,SPACE_DATA,dst_addr);</p><p>　　DMA_FRAMECOUNT(DMA_CH3,0);</p><p>　　DMA_EN

116、ABLE(DMA_CH3);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　interrupt void DMAC2ISR(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int *p_inp,*p_out;</p><p>　　int

117、*p_out1;</p><p>　　if(choose==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　p_inp=inp_buffer+frame*0x100;</p><p>　　p_out1=out1_buffer+frame*0x100;</p><p>　　p_o

118、ut=out_buffer+frame*0x100;</p><p>　　fir(p_inp,coeffs,p_out1,&delayptr1,16,256);</p><p>　　dlms(p_inp,coeffs,p_out,&delayptr1,p_out1,327,16,256);</p><p>　　init_dma3();</p&g

119、t;<p><b>　　frame^=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (choose==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　p_inp=inp_buffer+frame*0x100;&l

120、t;/p><p>　　p_out=out_buffer+frame*0x100;</p><p>　　fir(p_inp,coeffs,p_out,&delayptr1,16,256);</p><p>　　init_dma3();</p><p><b>　　frame^=1;</b></p>&l

121、t;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.鏈接命令文件（5402a.cmd）</p><p><b>　　MEMORY</b></p><p><b>　　{</b></p>&l

122、t;p><b>　　PAGE 0: </b></p><p>　　VEC1: origin = 0080h, length = 0078h /* Internal Program RAM */</p><p>　　PRAM: origin = 2000h, length = 2000h /* Internal Program RAM */&l

123、t;/p><p>　　VEC2: origin = 0xff80, length = 0x78 </p><p><b>　　PAGE 1: </b></p><p>　　SCRATCH: origin = 0060h, length = 0020h /* Scratch Pad Data RAM */</p><p

124、>　　DMARAM: origin = 0100h, length = 0400h /* DMA buffer */</p><p>　　STACK: origin = 0600h, length = 0400h </p><p>　　/* Stack Memory Space */</p><p>　　EXRAM: origin = 1