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DSP课程设计报告
语音噪声滤波
滤波器是统计信号处理的一个重要组成部分。在实际应用中由于没有充足的信息来设计固定系数的数字滤波器或者设计规则会在滤波器正常运行时改变因此我们需要研究滤波器。凡是需要处理未知统计环境下运算结果所产生的信号或需要处理非平稳信号时滤波器可以提供一种吸引人的解决方法而且其性能通常远优于用常方法设计的固定滤波器。此外滤波器还能提供非自适应方法所不可能提供的新的信号处理能力
对语音噪声滤波的研究是当今自适应信号处理中最为活跃的研究课题之一。语音噪声处理技术是指当语音信号被各种各样的噪声(包括语音)干扰、甚至淹没后从噪声背景中提取、增强有用的语音信号抑制、降低噪声干扰的技术。语音增强技术无论在日常生活中还是在其它的领域或者对语音信号处理技术本身来说都很有应用价值。
随着现代科学的蓬勃发展人类社会愈来愈显示出信息社会的特点。通信或信息交换已成为人类社会存在的必要条件正如衣食住行对人类是必要的一样。语音作为语言的声学表现是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段之一。然而人们在语音通信过程中不可避免地会受到来自周围环境和传输媒介引入的噪声、通信设备内部电噪声、乃至其他讲话者的干扰。这些干扰最终将使接收者接收到的语音不再是纯净的原始语音而是被噪声污染过的带有噪声的语音信号。例如汽车、街道、机场中的电话常受到强背景噪声的干扰严重影响通话质量。而环境噪声的污染使得许多语音处理系统的性能急剧恶化。例如语音识别已取得重大进展正步入使用阶段。但目语音识别系统大多都是在安静环境中工作的在噪声环境中尤其是强噪声环境语音识别系统的识别率将受到严重影响。
由于环境的原因，我们采集到语音信号经常含有不同程度的噪声，因此要对语音信号中的噪声滤除。利用ICETEK–VC5509-A 板上语音codec 芯片TLV320AIC23，将语音信号输入大盘DSP的CPU进行滤波，滤波后的结果通过耳机输出。 1． 设计要求及目标 基本部分：
（1）对EMIF、CPU时钟进行初始化； （2）对和AIC23进行初始化；
（3）调用dsplib中的函数fir2,实现语音信号的滤波； 发挥部分：
（1）使用DSP产生带回波的语音信号；
（2）利用自适应滤波实现语音信号的回波对消。 2． 设计思路
数字滤波器是语音、图象处理、模式识别以及谱分析中的重要的处理运算环节。DSP由
于其本身具有并行的硬件乘法器、流水结构以及快速的片内存储器等资源其技术已广泛地应用于噪声及振动的各个领域。因此用DSP芯片实现FIR数字滤波除具有准确度高、不受环境影响等优点外由于DSP芯片具有可编程特性程序的可移植性好灵活性强。实际应用时只需按要求修改滤波器参数并对程序作较少的改动即可实现不同截止频率的低通FIR滤波器实用性较强。
数字滤波器原理一般具有如下差分方程: y(n)=∑akx(n-k)+ ∑bky(n-k) （1）
式中x(n)为输人序列y(n)为输出序列ak和bk为滤波器系数,N是滤波器阶数。当所有的bk均为零则有 y(n)= ∑akx(n-k) （2）
(2)式是FIR滤波器的差分方程其一般形式为 y(n)= ∑h(k)x(n-k) （3） 对(3)式进行z变换整理后可得FIR滤波器的传递函数: H(Z)= =∑h(k)z-k （4）FIR数字滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率抽样设计法其中窗函数法是基本而有效的设计方法。
TLV320AIC23是TI公司推出的一款高性能立体声音频编解码器，内置耳机输出放大器，支持mic和line in二选一的输入方式。输入和输出都具有可编程的增益调节功能。
TLV320AIC23的模／数转换器(ADC)和数，模转换器(DAC)集成在芯片内部．采用先进的Σ一△过采样技术．可以在8kHz至96kHz的采样率下提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样数据。ADC和DAC的输出信噪比分别可达90dB和100dB。同时。TLV320AIC23还具有很低的功耗(回放模式为23mW。节电模式为15μw)。上述优点使得TLV320AIC23成为一款非常理想的音频编解码器，与TI的DSP系列相配合更是相得益彰。
首先利用语音codec 芯片TLV320AIC23对外部含噪声的语音信号进行实时采集，编写滤波算法程序，或调用DSPLIB中的滤波函数，对信号进行滤波。滤波后的数据利用TLV320AIC23输出。
本实验要用到A/D和D/A转换器。A/D转换器能够将接收的语音信号模拟信号转化为数字信号供CPU进行处理D/A转换器能够将数字信号转换为语音信号送SPEAKER端口输出。 要使用A/D和D/A转换器必须首先对A/D和D/A转换器进行初始化设置即设置A/D转换器的工作模式及抽样频率等。
程序流程：
初始化语音缓冲区和工作变量 等待McBSP通道0传送结束 读取语音数据 保存于左声道缓冲区 调用fir2计算FIR滤波输出 滤波结果保存于右声道缓冲区 原声音送左声道滤波结果送右声道 输出到McBSP0 3． 要求完成的任务
（1） 编写C语言程序，并在CCS集成开发环境下调试通过；
（2） 将包含噪声的语音信号进行滤波，从扬声器输出端口输出，比较滤波前后的信号的变化；
（3） 按要求撰写设计报告。
通过CCS软件环境，把滤波程序烧录到DSP芯片中，在CCS环境下输出仿真结果。程序正确运行后，观察运行结果，得出如图所示的仿真图。
4.心得体会
通过这次课程设计，我更深刻的理解了FIR数字滤波器的工作原理和编程操作，并且掌握了TLV320AIC23芯片的使用方法与驱动程序设计。巩固了对CCS软件的使用方法以及调试方法。同时感谢所有关心、帮助过我的老师、同学和朋友们。在课题进行到比较困难的时候能给我提出宝贵的合理意见。 5．参考文献
[1] 赵洪亮，卜凡亮灯，TMS320C55X DSP应用系统设计，北航，2008 [2] 谭浩强 C程序设计（第二版）清华大学出版社，2003
[3] TMS320C55x DSP programmer’s guide. Texas Instrument Inc，2001.
[4] TMS320C55x DSP LibraryProgrammer’s Reference. Texas Instrument Inc，2001.