基于FPGA的音频处理系统(毕业设计论文)

毕业设计（论文）题目基于FPGA的音频处理系统

学生姓名学号

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完成日期2014 年5月20日

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作者签名：年月日

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作者签名：年月日

导师签名：年月日

目录

摘要 (1)

1绪论 (3)

1.1 课题研究背景 (3)

1.1.1 课题来源 (3)

1.1.2 研究目的及意义 (3)

1.2 国内外的研究现状及发展趋势 (3)

1.2.1 FPGA的发展历程 (3)

1.2.2 音频处理技术的发展 (4)

1.2.3 SOPC的特点及其应用 (5)

1.3 课题研究的内容 (7)

2 器件介绍 (8)

2.1 WM8731 (8)

2.1.1 WM8731概述 (8)

2.1.2 WM8731控制接口 (8)

2.1.3 数字音频接口 (9)

2.2 FPGA芯片介绍 (12)

3 硬件电路 (13)

3.1 硬件开发环境 (13)

3.2 硬件电路设计 (13)

3.2.1 SOPC系统设计 (13)

3.2.2 WM8731的外围电路 (13)

3.2.3 nios_audio模块 (14)

3.3 顶层例化 (15)

4 SOPC系统软件程序设计 (16)

4.1 软件开发环境 (16)

4.2 人机接口介绍 (17)

4.3 各功能模块实现方案 (17)

4.2.1 I2C总线 (17)

4.2.2 WM8731驱动模块设计 (18)

4.2.2音频处理软件开发流程 (20)

4.3 结果展示 (21)

4.4 本章小结 (22)

5 总结与展望 (23)

致谢 (24)

参考文献 (25)

附录 (26)

基于FPGA的音频处理系统设计

学生：吴佳乐

指导教师：唐廷龙

（三峡大学计算机与信息学院）

摘要：随着数字记录技术和大规模集成电路技术的迅速发展,消费类电子产品正以日新月异的新姿展现在当代人的面前,音响类娱乐产品的多样化、小型化与数字化及品种的琳琅满目丰富了音响产品市场,满足了多层次消费者的不同需要。在这些科技产品的快速发展过程中，数字音频技术在其中扮演着重要的角色。数字语音集成电路与嵌入式微处理器相结合，既实现了系统的小型化、低功耗，又降低了产品开发成本，提高了设计的灵活性，具有体积小、扩展方便等诸多特点，具有广泛的发展前景。

本设计基于Nios II的SOPC技术，利用Verilog 硬件描述语言开发基于FPGA的音频编解码芯片控制器，以实现对音频编/解码芯片WM8731的控制。同时本文提出了一种基于FPGA器件的音频信号处理的实现方案,探讨声音信号的收集、处理及应用,工作的重点是在噪声环境中如何能有效地地把需要的语音信号提取出来开,消除或者衰减噪声,这涉及到滤波器的设计,通过数字滤波来处理噪声信号。

关键词：WM8731, FPGA, I2C总线, 音频处理

Abstract: With the rapid development of digital recording technology and LSI technology, consumer electronics products are in the ever-changing contemporary new look show in front of people, diverse sound like entertainment products, miniaturization and digitization and dazzling varieties enriches the audio products market, to meet the different needs of multi-level consumers. In the rapid development of these technology products, and digital audio technology in which play an important role. Digital V oice IC with embedded microprocessor combination of both to achieve the miniaturization, low-power system, but also reduce product development costs and improve design flexibility, small size, easy to expand, and many other features, with extensive prospects for development.

The design is based on the Nios II SOPC technology, using Verilog hardware description language developed FPGA-based audio codec chip controller, in order to achieve an audio encoder / decoder chip WM8731 control. This paper presents a realization of the program while the audio signal processing based on FPGA devices, explore the collection, processing and