基于麥克風陣列聲源定位系統的FPGA實現
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2 各模塊設計實現
2．1 FIR帶通濾波模塊
為了消除噪聲和回聲干擾的影響，首先需要進行濾波。語音信號的帶寬是0．3～3．4 kHz，因而需要設計一個帶通濾波器濾除語音信號帶寬之外的噪聲。為了使處理過的信號相位不發生變化即保持線性相位，需要采用FIR濾波器。
這里采用切比雪夫逼近法，由Matlab濾波器設計工具求得濾波器的各系數，乘以1024進行量化，轉化為CSD編碼以提高其運行效率，最后由Verilog代碼實現。
2．2 半重疊漢明窗模塊
為了保證語音信號平穩性，一幀信號的時間窗長度選為10～30 ms。而采樣器頻率為10 kHz，為了便于FFT處理選擇25．6 ms即幀長為256點。為了保證統計特征的連續性和得到更好的語音處理效果，各幀之間進行50％的重疊，即每次處理只更新12．8 ms的數據。這樣，一幀內的信號可以近似認為是平穩的。本文引用地址：http://www.j9360.com/article/191197.htm
分幀是用可移動的有限長度窗口進行加權的方法實現，這就是用某窗函數w(n)乘以s(n)，從而形成加窗的語音信號sw(n)=s(n)×w(n)，其中窗函數的值存儲在內部存儲資源中。常用的窗函數有漢明窗與矩形窗，漢明窗比矩形窗的平滑效果更好，故選擇漢明窗，其表達式如式(5)所示
其中，N是幀長。
2．3 FFT運算模塊
由于語音信號是連續的實時采樣，為了能使傳來的語音信號連續不斷的處理，這里采用了乒乓結構，即采用兩個分別能存儲一幀數據的雙口RAM，第一個RAM在存儲新數據時，第二個RAM進行FFT運算，并存儲其結果。然后，第一個RAM進行FFT運算，并存儲其結果，第二個RAM存儲新的數據，這樣就保證了信號處理的連續性。
乒乓存儲時由倒序地址模塊產生倒序存儲地址，使RAM中存儲數據為倒序，為FFT運算做準備。為了加快運算速度，蝶形運算旋轉因子，先由Matlab軟件生成，量化為12位帶符號數，然后存儲在內部ROM里面。
整個FFT運算單元由狀態機設計完成，共由5個狀態完成；S1狀態輸出第一個操作數地址；S2狀態得到第一個操作數，輸出第二個操作數地址；S3狀態得到第2個操作數，計算出第一個結果；S4狀態寄存第一個結果，計算出第二個結果；S5狀態寄存第二個結果，產生下一級運算地址。
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