基于FPGA的語音錄制與回放系統(tǒng)

摘 要:系統(tǒng)用FPGA實現(xiàn)了I2C總線控制器，以Altera公司的NiosⅡ嵌入式軟處理器為核心，結(jié)合高品質(zhì)數(shù)字信號音頻編/解碼芯片WM8731成功地實現(xiàn)了語音的錄制及回放功能，同時利用Matlab 7.0.4軟件對所采集的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。系統(tǒng)采用SoPC技術(shù)，自行設(shè)計采集模塊和I2C協(xié)議驅(qū)動模塊，并通過AWALON總線掛載在Nios軟核上實時高速采集與回放。實踐表明，系統(tǒng)具有集成度高，穩(wěn)定性好，實時性強(qiáng)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:SoPC; FPGA; I2C總線; WM8731

中圖分類號:TN495-34文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0066-03

Voice Recording and Playback System Based on FPGA

ZENG Fan-zheng1， WANG Ming-juan2，QU Yi2， LI Li-li1

(1.Hezhou University， Hezhou 542800， China;2.Qinzhou University， Qinzhou 535000， China )

Abstract:The system achieves the I2C bus controller in the FPGA ， the voice recording and playback functions are realized successfully in combination with high-quality digital signal audio encoder/decoder chip WM8731 based on Altera Corporation NiosII embedded soft processor. At the same time， the collected voice data is simulated taking advantage of MATLAB 7.0.4. The system uses SoPC technology to design their own acquisition module and I2C protocol driver module， and carries on real-time and high-speed acquisition and playback through AWALON bus mounted on NIOS soft-core. Practice shows that the system has high integration， good stability and high real-time performance.Keywords:SoPC; FPGA; I2C bus; WM8731

0 引 言

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)集成向高速、高集成度、低功耗發(fā)展已經(jīng)成為必然，同時SoPC技術(shù)也應(yīng)用而生。SoPC將軟硬件集成于單個可編程邏輯器件平臺，使得系統(tǒng)設(shè)計更加簡潔靈活。SoPC綜合了SoC，PLD和FPGA的優(yōu)點(diǎn)，集成了硬核和軟核CPU、OSP、存儲器、外圍I/O及可編程邏輯，用戶可以利用SoPC平臺自行設(shè)計高速、高性能的CPU和DSP處理器，使得電子系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)入一個嶄新的模式[1-10]。

該設(shè)計運(yùn)用SoPC技術(shù)實現(xiàn)嵌入式數(shù)字化語音錄制與回放。其中，介紹了在FPGA上構(gòu)建WM8731的I2C總線，以及數(shù)字化語音在SRAM中的存儲， 并利用Matlab 7.0.4軟件對所采集的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。SoPC是現(xiàn)在電子技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計的匯聚點(diǎn)和發(fā)展方向。充分體現(xiàn)了其高性能、設(shè)計靈活和易用等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)整體方案

系統(tǒng)以Altera公司的FPGA 芯片(Cyclone Ⅱ系列)EP2C35F672C6NK為平臺，結(jié)合音頻編/解碼芯片WM8731實現(xiàn)語音錄制與回放。該FPGA芯片具有豐富的片內(nèi)資源，大量的邏輯宏單元和多個硬件乘法器，大量的自定義I/O接口，此外還有4個鎖相環(huán)，為系統(tǒng)提供實時時鐘。設(shè)計中充分利用了FPGA的高速并行和Avalon總線自定義硬件外設(shè)的優(yōu)勢，從而構(gòu)建了一個高集成度、高性能的系統(tǒng)。……