dsp課程設(shè)計(jì)---基于dsp的回波的產(chǎn)生與抵消

1、<p><b>　　DSP課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告</b></p><p>　　基于DSP的回波的產(chǎn)生與抵消</p><p>　　學(xué) 院：電子信息工程學(xué)院 </p><p><b>　　目錄</b></p>&l

2、t;p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書 ……………………………………………………2</p><p>　　任務(wù)設(shè)計(jì) ……………………………………………………3</p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容 ……………………………………………………3</p><p>　　設(shè)計(jì)方案及算法原理說明 ……………………………………4</p><p>　　實(shí)

3、驗(yàn)?zāi)康?……………………………………………………4</p><p>　　實(shí)驗(yàn)原理 ……………………………………………………4</p><p>　　關(guān)于LMS算法 ……………………………………………5</p><p>　　程序代碼 ……………………………………………………6</p><p>　　程序設(shè)計(jì)及調(diào)試 …………………………

4、……………………12</p><p>　　結(jié)果分析 ……………………………………………………19</p><p>　　實(shí)驗(yàn)體會(huì)及總結(jié) …………………………………………………22</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………25</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b><

5、;/p><p>　　過去，通過衛(wèi)星打國際電話時(shí)，因?yàn)橥届o止衛(wèi)星的通話路徑較長，引起通話延遲（單跳250ms，雙跳500ms），因電路失配所引起的線路回聲就很明顯，所以從二十世紀(jì)80年代起人們就研究回聲消除的辦法。由簡單的回聲抑制器發(fā)展到自適應(yīng)回聲消除器，國際電聯(lián)（ITU）也相應(yīng)地制訂了回聲消除器的國際標(biāo)準(zhǔn)，例如G．164、G．165 、G．167等等。進(jìn)入90年代之后，通過互聯(lián)網(wǎng)撥打長途電話，即IP電話開始流行。I

6、P電話現(xiàn)在已成為Internet上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳送語音信號(hào)的一種新型電信業(yè)務(wù)。</p><p>　　與傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)采用電路交換技術(shù)不同，IP電話采用的是分組交換技術(shù)，充分利用Internet來傳輸數(shù)據(jù)，使得價(jià)格大大降低，因而具有廣泛的研究和應(yīng)用前景。IP電話以數(shù)據(jù)包的格式在因特網(wǎng)中與其他數(shù)據(jù)信息按TCP/IP協(xié)議一起傳輸，從發(fā)話端到收話端延時(shí)較長，并且是不確定的，IP電話系統(tǒng)的回聲源復(fù)雜，回聲路徑的延時(shí)和抖動(dòng)都

7、相當(dāng)大，這里的延遲包括算法延遲（0.125ms~30ms），處理延遲(≈30ms)，網(wǎng)絡(luò)延遲(70~100ms)等，總延遲在100ms以上，而人耳對(duì)大于50ms的回聲就能鑒別出來，因此回聲消除成了IP電話系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問題。</p><p>　　在ＩＰ電話系統(tǒng)中，自適應(yīng)回聲消除器成為不可缺少的設(shè)備。自適應(yīng)濾波的優(yōu)點(diǎn)在于，它不僅能夠選擇信號(hào)，而且能夠控制信號(hào)的特性。自適應(yīng)濾波器具有跟蹤信號(hào)和噪聲變化的能力，它的系數(shù)

8、能夠被一種自適應(yīng)算法所修改。利用DSP可以實(shí)時(shí)地對(duì)信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波。DSP利用直接存儲(chǔ)器訪問方式DMA采集數(shù)據(jù)時(shí)不打擾CPU，因此CPU可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)地濾波。</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求利用DSP的DMA方式進(jìn)行信號(hào)采集和信號(hào)輸出，同時(shí)對(duì)外部輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，完成對(duì)電話線路中較為嚴(yán)重的回波進(jìn)行抵消，實(shí)現(xiàn)電話線路中通話清晰。</p><p><b>　　二、任務(wù)設(shè)計(jì)

9、</b></p><p>　　首先，先測試原輸入語音信號(hào)的效果。此時(shí)，說話者應(yīng)只聽到自己同步的語音。接著，對(duì)輸入的語音信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的回波，使說話者能聽到自己的說話聲的同時(shí)，還可以聽到多重回聲。然后編寫自適應(yīng)濾波算法程序，或調(diào)用DSPLIB中的dlms自適應(yīng)濾波函數(shù)對(duì)產(chǎn)生的回波進(jìn)行濾除，使說話者只聽到自己同步的語音，而沒有回聲。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容

10、</b></p><p>　　回聲消除的基本原理是采用一個(gè)自適應(yīng)濾渡器自動(dòng)識(shí)別回聲通道，通過自適應(yīng)濾波算法的調(diào)整，使其沖激響應(yīng)與實(shí)際回聲路徑逼近，從而得到回聲預(yù)測信號(hào)y(n)，再將預(yù)測信號(hào)從近端采樣的語音信號(hào)d(n)中減去，即可實(shí)現(xiàn)回聲消除。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容就是通過將過去的信號(hào)衰減加到現(xiàn)在的信號(hào)上，以產(chǎn)生回波，然后通過采用LMS算法設(shè)計(jì)一個(gè)自適應(yīng)濾波器，將

11、回波濾去，比較濾波前和濾波后信號(hào)的差異來衡量自適應(yīng)濾波器的性能。</p><p>　　四、設(shè)計(jì)方案、算法原理說明</p><p><b>　　(一)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p><p>　　1、掌握CCS環(huán)境的使用</p><p>　　2、掌握TMS320C5402DSP芯片的基本知識(shí)</p><p&

12、gt;　　3、掌握基于CCS編程設(shè)計(jì)的方法</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DMA通道傳輸程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)地輸出；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波算法，或調(diào)用DSPLIB中的自適應(yīng)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自適應(yīng)濾波。</p

13、><p>　?。?）濾波后信號(hào)實(shí)時(shí)輸出的同時(shí)，將數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)文件中；</p><p>　　（6）利用自適應(yīng)濾波實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)回波對(duì)消。</p><p>　　本程序是在CCS5000自帶程序codec的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和加工，codec程序包含DSP板的初始化、語音的讀取輸出、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、濾波等一系列功能。涉及5402 DSP 多通道緩沖串行口mcbsp 和tlc3

14、20ad50 CODEC 編譯碼器的C 語言編程方法</p><p><b>　　(二)、實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p>　　源自接收器(耳機(jī))的聲波，通過位于聲音路徑上的固體物體反射進(jìn)入手機(jī)的麥克風(fēng)(話筒)中，或揚(yáng)聲器電話中，這就形成了聲學(xué)回聲。</p><p>　　聲學(xué)回聲消除的功能原理框圖如圖1所示：</p><p&

15、gt;　　圖1 回聲消除器原理框圖</p><p>　　回聲消除的基本原理是采用一個(gè)自適應(yīng)濾渡器自動(dòng)識(shí)別回聲通道，通過自適應(yīng)濾波算法的調(diào)整，使其沖激響應(yīng)與實(shí)際回聲路徑逼近，從而得到回聲預(yù)測信號(hào)y(n)，再將預(yù)測信號(hào)從近端采樣的語音信號(hào)d(n)中減去，即可實(shí)現(xiàn)回聲消除。自適應(yīng)算法要求收斂速度快、計(jì)算復(fù)雜度低、穩(wěn)定性好和失調(diào)誤差小。雖然許多自適應(yīng)算法在理論上實(shí)現(xiàn)回聲消除都是可行的，但通常采用的是較簡單的算法。例如廣泛

16、應(yīng)用的LMS自適應(yīng)算法。</p><p>　　（三）、關(guān)于LMS算法</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用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。算法的實(shí)現(xiàn)基于TMS320C5402DSP芯片和CCS系統(tǒng)的C語言。 </p><p>

17、　　遠(yuǎn)端的信號(hào)通過回聲通道產(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)通過自適應(yīng)濾波器產(chǎn)生回聲預(yù)測信號(hào)y(n)。在k時(shí)刻，它們之差為剩余回聲信號(hào)：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　用它來控制LMS自適應(yīng)濾波器的系數(shù)w(n)</p><p><b>　?。?）</b><

18、;/p><p>　　其中μ為自適應(yīng)步長因子，一般取0μ1，可視為常數(shù)</p><p>　　k時(shí)刻濾波器的輸出為：</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　以上(1),(2),(3)三個(gè)方程是LMS最小均方誤差算法的核心方程，也是C語言編程的依據(jù)。LMS算法流程圖如下圖所示：</p>&

19、lt;p><b>　　五、程序代碼</b></p><p><b>　　codec.c程序</b></p><p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　/* Codec.

20、c*/</p><p>　　/* Digital Loopback example*/</p><p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　#include "type.h"</p>&

21、lt;p>　　#include "board.h"</p><p>　　#include "codec.h"</p><p>　　#include "mcbsp54.h"</p><p>　　#include "tms320.h"</p><p>　　#in

22、clude "dsplib.h"</p><p>　　#include "setm.h"</p><p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　/* Function Prototy

23、pes*/</p><p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　/* This delay routine does not conflict with DSP/BIOS. It is used in this */</p>

24、<p>　　/* example rather than brd_delay_msec which causes DSP/BIOS conflicts just */</p><p>　　/* because of this. If you are not using DSP/BIOS, you can change the code */</p><p>　　/* to u

25、se brd_delay_msec. */</p><p>　　void delay(void); //延遲</p><p>　　void update(DATA x[],DATA dk);</p><p>　　void initarray(DATA x[]);

26、</p><p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　/* Global Variables */</p><

27、p>　　/*****************************************************************************/</p><p>　　HANDLE hHandset; //CODEC句柄</p><p>　　DATA bf1[5000]; //緩沖區(qū)</p><p>　　/***********

28、******************************************************************/</p><p><b>　　/* MAIN*/</b></p><p>　　/*****************************************************************************/

29、</p><p>　　DATA *dp_w = &dbuffer_w[0];</p><p>　　DATA *dp_h = &dbuffer_h[0]; </p><p>　　void main() </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　s

30、16 j;</b></p><p><b>　　s16 m;</b></p><p>　　s16 cnt=3; //燈循環(huán)閃次數(shù),初始化等待時(shí)鐘周期數(shù)</p><p>　　DATA dk,out_delay,yk;//ek </p><p>　　s16 mode=2; //決定是否產(chǎn)生

31、回波是否使用回波抵消</p><p>　　s16 i; </p><p>　　if (brd_init(100)) //板的初始化</p><p><b>　　return;</b></p><p>　　for (i=0; i<

32、;LENGTH_IN; i++) dbuffer_h[i] = 0;</p><p>　　for (i=0;i<LENGTH_IN;i++) out_h[i] =0;// clear output buffer (optional) </p><p>　　for (i=0;i<LENGTH_W;i++) coff_w[i] =0;// clear coeff buffe

33、r (optional)</p><p>　　for (i=0;i<LENGTH_IN;i++) out_w[i] =0;// clear output buffer (optional)</p><p>　　/* blink the leds a couple times */</p><p>　　while ( cnt-- )

34、/*板子初始化，用燈閃來表示*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　brd_led_toggle(BRD_LED0);</p><p>　　/* brd_delay_msec(1000); */</p><p><b>　　delay();</b></p>&

35、lt;p>　　brd_led_toggle(BRD_LED1);</p><p>　　/* brd_delay_msec(1000); */</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　brd_led_toggle(BRD_LED2);</p><p>　　/* brd_delay_m

36、sec(1000); */</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　/* Open Handset Codec */</p><p>　　hHandset = codec_open(HANDSET_CODEC);

37、 /* Acquire handle to codec */</p><p>　　/* Set codec parameters */</p><p>　　codec_dac_mode(hHandset, CODEC_DAC_15BIT); /* DAC in 15-bit mode */</p><p>　　codec_ad

38、c_mode(hHandset, CODEC_ADC_15BIT); /* ADC in 15-bit mode */</p><p>　　codec_ain_gain(hHandset, CODEC_AIN_0dB); /* 0dB gain on analog input to ADC */</p><p>　　codec_aout_gain(h

39、Handset, CODEC_AOUT_MINUS_12dB); /* -12dB gain on analog output from DAC */</p><p>　　codec_sample_rate(hHandset,SR_8000); /* 8KHz sampling rate */</p><p>　　brd_led_toggle(BRD_LE

40、D0);</p><p>　　initarray(x); //初始化所有數(shù)組</p><p><b>　　i=0;</b></p><p><b>　　j=3000;</b></p><p><b>　　m=1500;</b></p><p>

41、　　while(1) //讀數(shù)循環(huán)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while (!MCBSP_RRDY(HANDSET_CODEC)) {};</p><p>　　dk = *(volatile u16*)DRR1_ADDR(HANDSET_CODEC); </p><

42、;p>　　// *(volatile u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC)=dk; //從ADC讀數(shù) </p><p>　　update(x,dk); </p><p>　　if(mode==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　*(volatile

43、 u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC)=dk;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(mode==1)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　fir(x,coff_h,out_h,&dp_h,LENG

44、TH_H,LENGTH_IN); </p><p>　　if(i==5000) i=0; </p><p>　　if(j==5000) j=0;</p><p>　　if(m==5000) m=0;</p><p>　　bf1[i]=out_h[0];i++;//放入緩沖區(qū)</p><p>　　out_

45、delay=0.5*bf1[i+1]+1.5*bf1[j++]+bf1[m++]; </p><p>　　yk=dk+out_delay; </p><p>　　*(volatile u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC)=yk;</p><p><b>　　}</b></p>&

46、lt;p>　　else if(mode==2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　fir(x,coff_h,out_h,&dp_h,LENGTH_H,LENGTH_IN); </p><p>　　if(i==5000) i=0; </p><p>　　if(j==5000) j=0

47、;</p><p>　　if(m==5000) m=0; </p><p>　　bf1[i]=out_h[0];i++; </p><p>　　out_delay=0.5*bf1[i+1]+1.5*bf1[j++]+bf1[m++]; </p><p>　　yk=dk+out_delay; </p>&l

48、t;p>　　update(y,yk); </p><p>　　dlms(y,coff_w,out_w,&dp_w,out_h,STEP,LENGTH_W,LENGTH_IN);</p><p>　　//ek=out_h[0]-out_w[0]; </p><p>　　*(volatile u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC)=ou

49、t_w[i]; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　} </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(void) </p><p>

50、<b>　　{ </b></p><p>　　long int j; </p><p>　　for(j=0; j<100000; j++) </p><p>　　asm("_nop"); </p><p><b>　　}</b></p>

51、;<p>　　void update(DATA x[],DATA dk)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　s16 j,k; </p><p>　　for(j=1;j<LENGTH_IN;++j)</p><p><b>　　{ </b>

52、;</p><p>　　k=LENGTH_IN-j;</p><p>　　x[k]=x[k-1];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　x[0]=dk;</b></p><p><b>　　}</b></p>

53、;<p>　　void initarray(DATA x[])</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　s16 i;</b></p><p>　　for(i=0;i<LENGTH_IN;++i)</p><p><b>　　{</b&

54、gt;</p><p><b>　　x[i]=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Codec.c的程序流程圖如下圖所示:</p><p>　　首先，在輸入信號(hào)之前，應(yīng)先進(jìn)行一些

55、必要的準(zhǔn)備工作，即初始化FIR延遲輸出數(shù)組dbuffer_h[]、FIR輸出數(shù)組、自適應(yīng)濾波器系數(shù)矢量coff_w[]和自適應(yīng)濾波器的輸出數(shù)組out_w[]，再進(jìn)行DSK板的初始化。。然后采集輸入的語音信號(hào)，根據(jù)模式的不同進(jìn)行不同的處理以輸出不同的信號(hào)來進(jìn)行效果的比較。mode=0時(shí)為全通，即不做任何處理直接輸出；mode=1時(shí)信號(hào)通過FIR濾波器后產(chǎn)生回聲，為使現(xiàn)象更明顯可以附加一個(gè)延遲；mode=2時(shí)用自適應(yīng)濾波器逼近FIR濾波器以

56、使之輸出近似的信號(hào)，用信號(hào)通過兩個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)之差(即剩余回聲)來調(diào)整自適應(yīng)濾波器的系數(shù)，使剩余回聲逐漸收斂于0。這時(shí)只聽到自己說話的聲音，因此這個(gè)系統(tǒng)可以看做是近端說話模式，即將遠(yuǎn)端信號(hào)設(shè)為0。其系統(tǒng)框圖如下圖所示：</p><p><b>　　六、程序設(shè)計(jì)及調(diào)試</b></p><p>　　由于實(shí)驗(yàn)條件限制（實(shí)驗(yàn)室的DSP板只有1個(gè)輸入端），不能像實(shí)際線路中那樣

57、有近端回波、遠(yuǎn)端回波，所以該實(shí)驗(yàn)中，我們簡化了這個(gè)回聲產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)中，我們將麥克輸入的語音信號(hào)疊加上述麥克輸入語音信號(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)。</p><p><b>　　回波產(chǎn)生程序如下：</b></p><p>　　while (!MCBSP_RRDY(HANDSET_CODEC)) {}; //codec句柄如未準(zhǔn)備好則等待</p

58、><p>　　dk = *(volatile u16*)DRR1_ADDR(HANDSET_CODEC); //從ADC讀數(shù)</p><p>　　bf[i]=dk; //放入緩沖區(qū)</p><p>　　if(i==10000) </p><p&

59、gt;　　i=0; </p><p>　　*(volatile u16*)DXR1_ADDR(HANDSET_CODEC) = dk+bf[i+1]/2; //延遲+衰減 </p><p>　　調(diào)試中可以模擬產(chǎn)生較大延時(shí)的回波。當(dāng)對(duì)著麥克說話時(shí)，不僅能耳塞中不僅能聽到自己及時(shí)的聲音也能聽到自己的回聲，而且延時(shí)特別大，感覺特別明顯。</p><p>

60、;　　但是我們編寫的回波抵消算法（LMS算法）程序的效果卻并不盡如人意。噪聲特別大，甚至根本沒法聽清自己的聲音。分析原因可能是采樣輸入數(shù)據(jù)和lms算法效率不高，產(chǎn)生很大延時(shí)，也產(chǎn)生了很大的噪聲，從而嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。算法的開銷與濾波器的長度有關(guān)，因此應(yīng)該適當(dāng)減小濾波器的長度的值。也有可是FIR濾波器的階數(shù)不夠。</p><p>　　既然，因?yàn)樽约壕幍腖MS算法不能很好的抵消回波，所以我們對(duì)于我們所編寫的程序進(jìn)行

61、了一定地改進(jìn)。這一次，我們采用了C5000的dsplib庫中的函數(shù)short dlms(PARAM)取代自定的lms()函數(shù)，同時(shí)用dsplib庫里的函數(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>　　這兩個(gè)函數(shù)是用C5000匯編語言編寫的，具有很高的執(zhí)行效率，使用這

62、個(gè)函數(shù)可以大大提高運(yùn)算速度，以解決用C語言編寫的程序效率不能滿足要求的問題。其使用方法如下：</p><p>　　short oflag = dlms (DATA *x, DATA *h, DATA *r, DATA **d, DATA *des, DATA step, ushort nh, ushort nx)</p><p><b>　　參數(shù)如下表所示：</b>&

63、lt;/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。否則編譯無法通過。</p><p>　　oflag = short fir (DATA *x, DATA *h, DATA *r, DATA **dbuffer, ushort nh,</p>&

64、lt;p>　　ushort nx)</p><p>　　oflag 溢出錯(cuò)誤標(biāo)志，=1時(shí)在計(jì)算過程中發(fā)生了數(shù)據(jù)溢出；=0時(shí)無數(shù)據(jù)溢出。</p><p>　　x 輸入信號(hào)數(shù)組</p><p>　　h FIR濾波器的系數(shù)矢量，也是要逼近的對(duì)象</p><p>　　r 輸出數(shù)組</p><

65、;p>　　d 延遲緩沖區(qū)，用來存放上一時(shí)刻的輸出數(shù)據(jù)</p><p>　　nx 向量x中的個(gè)數(shù)</p><p>　　nh 系數(shù)的個(gè)數(shù)\</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>　　為了降低計(jì)算開銷，輸入緩沖

66、數(shù)組長度應(yīng)該盡量小，取長度為LENGTH_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></p>

67、<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</p>

68、<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>　　用MATLAB模擬設(shè)計(jì)回聲通道，即用MATLAB產(chǎn)生一FIR低通濾波器。由于聲音為低頻信號(hào)，用MATLAB的FDATOOL工具產(chǎn)生1個(gè)

69、低通FIR濾波器。在MATLAB的命令窗口輸入FDATOOL，回車進(jìn)入濾波器編輯界面，修改階數(shù)為10，頻率為Fpass=4000,Fstop=8000,Wpass=1,Wstop=30。</p><p>　　用C語言頭文件輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型選16位有符號(hào)整型（以對(duì)應(yīng)DSP程序中的DATA類型），生成的系數(shù)如下(非實(shí)驗(yàn)采用的數(shù)據(jù))：</p><p>　　const int16_T B[10]

70、 = {1218, 1611, 2317, 2900, 3231, 3231, 2900, 2317, 1611,1218};</p><p>　　設(shè)計(jì)FIR低通濾波器如下圖所示：</p><p>　　由于程序中使用dsplib庫函數(shù)dlms()和fir()時(shí)要分配參數(shù)的地址，因此要手動(dòng)修改CMD文件。而使用宏#progma來指定自定義段時(shí)應(yīng)該在頭文件中進(jìn)行

71、，否則編譯會(huì)提示警告：</p><p>　　"codec.c", line 46: warning: pragma can only be applied to a file level symbol, not 'dbuffer_w'</p><p>　　在編完主程序后，因引入了新的數(shù)據(jù)和變量，必須在工程文件中添加一個(gè)頭文件，將這些變量放入指定的內(nèi)存中。

72、同時(shí)修改5024.com文件。</p><p>　　(1)添加頭文件stem.h</p><p>　　/*stem.h*/</p><p>　　#define LENGTH_W 10 //LMS濾波器長度,</p><p>　　#define LENGTH_H 10 //自適應(yīng)濾波器長度</p><p>　　#

73、define STEP 100 //自適應(yīng)步長</p><p>　　#define LENGTH_IN 5 //輸入緩沖數(shù)組x[]長度</p><p>　　DATA x[LENGTH_IN]; //聲明輸入緩沖數(shù)組</p><p>　　DATA out_h[LENGTH_IN]; //FIR濾波器即回聲消除通道輸出</

74、p><p>　　DATA out_w[LENGTH_IN]; //自適應(yīng)濾波器輸出</p><p>　　DATA e[LENGTH_IN];</p><p>　　#pragma DATA_SECTION(coff_w,".coffw") //將數(shù)組coff_w指定到內(nèi)存段.coffw</p><p>　　DATA co

75、ff_w[LENGTH_W]; //聲明自適應(yīng)濾波器系數(shù)矢量</p><p>　　#pragma DATA_SECTION(coff_h,".coffh") //將數(shù)組coff_h指定到內(nèi)存段.coffh</p><p>　　DATA coff_h[LENGTH_H]={790,2661,4629,6919,8210,8210,6919,

76、4629,2661,790}; //定義FIR濾波器的系數(shù)即回聲通道的權(quán)系數(shù)</p><p>　　#pragma DATA_SECTION(dbuffer_h,".dbufferh") //將數(shù)組dbuffer_h指定到內(nèi)存段.dbufferh</p><p>　　DATA dbuffer_h[LENGTH_IN]; //該數(shù)組存放FIR上一時(shí)刻的輸出</p&

77、gt;<p>　　#pragma DATA_SECTION(dbuffer_w,".dbufferw") //將數(shù)組指定到內(nèi)存段.dbufferw </p><p>　　DATA dbuffer_w[LENGTH_IN]; //該數(shù)組存放自適應(yīng)濾波器上一時(shí)刻輸出</p><p>　　(2)5402.CMD</p><p><

78、;b>　　MEMORY</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　PAGE 0: VECS: origin = 0080h, length = 0080h /* Internal Program RAM */</p><p>　　PRAM: origin = 7600h, lengt

79、h = 8000h /* Internal Program RAM */</p><p>　　PAGE 1: SCRATCH: origin = 0060h, length = 0020h /* Scratch Pad Data RAM */</p><p>　　DMARAM: origin = 0C00h, length = 0300h /* DMA buffer */<

80、;/p><p>　　DATA: origin = 1100h, length = 0080h /* Internal Data RAM */</p><p>　　STACK: origin = 1180h, length = 0560h /* Stack Memory Space */</p><p>　　INRAM: origin =

81、 1900h, length = 0100h /* Internal Data RAM */</p><p>　　HPRAM0: origin = 1A00h, length = 0002h /* HPI memory accessible by Host and DSP */</p><p>　　HPRAM1: origin = 1A02h, length = 0280

82、h /* HPI memory accessible by Host and DSP */</p><p>　　HPRAM2: origin = 1C82h, length = 0280h /* HPI memory accessible by Host and DSP */</p><p>　　EXRAM: origin = 1F10h, length = 4000h /

83、* External Data RAM */</p><p>　　INT_DM_RAM:origin = 6000h,length = 4000h //添加部分，開辟新空間</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*************************************************

84、****************************/</p><p>　　/* DSP Memory Allocation */</p><p>　　/*****************************************************************

85、************/</p><p><b>　　SECTIONS</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　.cinit > PRAM PAGE 0</p><p>　　.text > PRAM PAGE 0</p>&l

86、t;p>　　.vectors > VECS PAGE 0</p><p>　　init_var > PRAM PAGE 0</p><p>　　detect > PRAM PAGE 0</p><p>　　vrcprg > PRAM PAGE 0</p><p>　　matprg >

87、PRAM PAGE 0</p><p>　　.stack > STACK PAGE 1</p><p>　　.trap > SCRATCH PAGE 1</p><p>　　.const > EXRAM PAGE 1</p><p>　　.data > EXRAM PAGE 1</p

88、><p>　　.bss > EXRAM PAGE 1</p><p>　　.cio > EXRAM PAGE 1</p><p>　　.switch > EXRAM PAGE 1</p><p>　　tables > EXRAM PAGE 1</p><p>　　var

89、 > EXRAM PAGE 1</p><p>　　svctab > EXRAM PAGE 1 /* SS_V LSP table */</p><p>　　vctab > EXRAM PAGE 1 /* V LSP table */</p><p>　　uvctab > EXR

90、AM PAGE 1 /* UV LSP table */</p><p>　　cuvtab > EXRAM PAGE 1 /* Stochastic codebook */</p><p>　　cdbktab > EXRAM PAGE 1 /* various codebook tables*/</p>&

91、lt;p>　　logtab > EXRAM PAGE 1 /* table for log2 */</p><p>　　powtab > EXRAM PAGE 1 /* table for pow2 */</p><p>　　hamtab > EXRAM PAGE 1 /* table for

92、hamming */</p><p>　　lgwtab > EXRAM PAGE 1 /* table for lag window */</p><p>　　acostab > EXRAM PAGE 1 /* table for arccos */</p><p>　　sqrtab > EXRA

93、M PAGE 1 /* table for square root */</p><p>　　acbtab > EXRAM PAGE 1 /* table for thresholds in acb */</p><p>　　pm03tab > EXRAM PAGE 1 /* table for x^(-0.3)

94、computation */</p><p>　　costab > EXRAM PAGE 1 /* table for cosine */</p><p>　　.dbufferh: {} > INT_DM_RAMPAGE 1, align (1024) //添加部分</p><p>　　.dbufferw: {} >

95、INT_DM_RAMPAGE 1, align (1024) // 將這些段指定到1KBIT的邊</p><p>　　.coffh : {} > INT_DM_RAMPAGE 1, align (1024) //界，以滿足dlms()和fir()兩</p><p>　　.coffw : {} > INT_DM_RAMPAGE 1, align (102

96、4) //個(gè)函數(shù)對(duì)參數(shù)的要求</p><p>　　V23 > INRAM PAGE 1</p><p>　　FSK > INRAM PAGE 1</p><p>　　hpibuff0 > HPRAM0 PAGE 1　　　　　　　　　　　</p><p>　　hpibuff1 > HPR

97、AM1 PAGE 1</p><p>　　hpibuff2 > HPRAM2 PAGE 1</p><p>　　dma_buff > DMARAM PAGE 1</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　七、結(jié)果分析</b></p><p

98、>　　經(jīng)過上述的調(diào)試之后，下面我們對(duì)于得到的最終程序，進(jìn)行一下系統(tǒng)分析：</p><p>　　（1）在回波抵消過程中，通過dlms設(shè)置斷點(diǎn)觀察自適應(yīng)濾波器的系數(shù)矢量coff_w趨向于Fir濾波器的系數(shù)矢量coff_h的過程</p><p>　　斷點(diǎn)設(shè)置如下圖所示：</p><p>　　coff_h觀察結(jié)果如下圖所示：</p><p>　

99、　coff_w觀察結(jié)果如下圖所示：</p><p>　　(2)當(dāng)輸入語音信號(hào)變化時(shí)，觀察輸入變量dk的變化如下圖所示：</p><p>　　(3)在回波產(chǎn)生過程中，Mode=1時(shí)，輸入語音信號(hào)變化時(shí)coff_w不變，過程圖如下所示：</p><p>　　(4)在回波產(chǎn)生過程中，當(dāng)Mode=2時(shí)，out_w和out_h的對(duì)比圖如下圖示：</p><

100、p>　　綜上所述，當(dāng)mode=1時(shí)，如果不加附加延遲產(chǎn)生的聲音信號(hào)有輕微不易察覺的延遲和比較明顯的雜音，這是聲音經(jīng)過10階FIR濾波器濾波即回聲通道的結(jié)果，當(dāng)加入附加延時(shí)后可以模擬比較逼真的回聲效果，當(dāng)然這并不是真正的回聲，也不是LMS算法要逼近的部分，F(xiàn)IR的輸出out_h[]才是真正的回聲。</p><p>　　當(dāng)mode=2時(shí)，調(diào)用dlms()函數(shù)將FIR濾波器的輸出out_h[]作為自己的理想輸出d

101、es[]，不斷逼近，不斷適應(yīng)，最終能聽到比較純凈的聲音。但雜音是無法完全消除的，這不僅取決于LMS的算法精度、收斂速度，F(xiàn)IR濾波器的階數(shù)，也與程序中dlms()和fir()函數(shù)的執(zhí)行效率有關(guān)?？梢杂肅CS中的VIEW/GRAPH功能、MATLAB觀察逼近后自適應(yīng)濾波器的沖擊響應(yīng)。以下是實(shí)際測試得到的一組逼近后的自適應(yīng)濾波器的系數(shù)：</p><p>　　coff_w[]={1046,2284,4846,7518,

102、7814,8463,6936,4411,1883,548}</p><p>　　實(shí)驗(yàn)中從MATLAB得到的一組FIR低通濾波器系數(shù)為：</p><p>　　coff_h[]={790,2661,4629,6919,8210,8210,6919,4629,2661,790}</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，我們得到很好的回聲及對(duì)回波有十分明顯的抵消，我們對(duì)最終的效果

103、較為滿意。</p><p>　　八、實(shí)驗(yàn)的體會(huì)及總結(jié)</p><p>　　通過這次DSP的課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，是我們著實(shí)受益良多。以前在學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理的時(shí)候，總是覺得內(nèi)容十分的枯燥，難以理解。況且，即便將知識(shí)背下來，也不知道應(yīng)該在何處使用，總有一種無用武之地，理論聯(lián)系不上實(shí)際的挫敗感。從完全不會(huì)，甚至最初連連接板子都有問題，到最后能夠成功的完成實(shí)驗(yàn)的要求，這之間的進(jìn)步是令人興奮的。</

104、p><p>　　在選定題目之后，實(shí)驗(yàn)前我們查閱了很多相關(guān)資料，并做了認(rèn)真總結(jié)，這為順利完成實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。在進(jìn)行準(zhǔn)備的過程中，讓我們充分認(rèn)識(shí)到了我們的不足。雖然我們學(xué)習(xí)過C語言的編程，但一旦將它應(yīng)用到實(shí)際的比較專業(yè)的問題上，我所學(xué)的知識(shí)就變得完全不夠用了。由于資料中關(guān)于回波的建立過程多是匯編程序，所以我們花了很長的時(shí)間對(duì)此進(jìn)行了研究及總結(jié)。在認(rèn)真研究之后終于明白，回波的產(chǎn)生可以通過在原信號(hào)疊加上一個(gè)輸入信號(hào)延時(shí)衰減后

105、的小信號(hào)實(shí)現(xiàn)，這種混合信號(hào)可以近似看成是實(shí)際中的回波和語音信號(hào)的疊加。回波的抵消主要用到自適應(yīng)濾波器。由于對(duì)于自適應(yīng)濾波器的陌生，在最開始我們是用自己編寫的程序時(shí)，出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)效果不理想的情況。因此，我們改變思路，利用CCS軟件中自帶的dsplib庫中的函數(shù)short dlms實(shí)現(xiàn)回波抵消，同時(shí)用dsplib庫里的函數(shù)short fir產(chǎn)生回聲通道的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)作為自適應(yīng)濾波器的理想輸出信號(hào)，經(jīng)過逼近得到預(yù)定結(jié)果。通過Fir()函

106、數(shù)與dlms()函數(shù)的比較，我們總結(jié)出從本質(zhì)上講dlms()函數(shù)與Fir()函數(shù)的結(jié)構(gòu)基本相同。換句話說，自適應(yīng)濾波器的本質(zhì)就是Fir濾波器，只是它是自適應(yīng)</p><p>　　編寫完程序之后，還有更重要的部分需要進(jìn)行，那就是對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，編寫程序時(shí)有很多錯(cuò)是不易被發(fā)現(xiàn)的，所以必須進(jìn)行程序的調(diào)試才能保證程序的確實(shí)可用。具體來說，根據(jù)我們的情況，我們總結(jié)了以下的問題：首先，實(shí)驗(yàn)時(shí),要盡量避免板子的

107、不必要的接觸，由于板子的接觸點(diǎn)是其實(shí)很脆弱的，這樣會(huì)導(dǎo)致由于接觸不良，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法正常運(yùn)行。其次，回波產(chǎn)生是通過Fir濾波器實(shí)現(xiàn)的，但簡單的濾波器程序產(chǎn)生的回波效果并不是很明顯。這時(shí)，我們可以通過調(diào)節(jié)延時(shí)程序，進(jìn)而改變回波產(chǎn)生的效果（即回波間隔時(shí)間），實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為明顯。最后，需要指出的是view工具欄中的graph功能是一項(xiàng)十分實(shí)用的功能，我們可以利用它觀察每一階段的對(duì)比波形，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和鑒定。調(diào)試時(shí)可通過將signle

108、time改為double time，同時(shí)觀察兩個(gè)不同輸出通道out-w和out_h的輸出波形。實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)mode變量的改變，可實(shí)現(xiàn)回波產(chǎn)生和回波抵消過程的選擇，mode=1時(shí)為回波產(chǎn)生，mode=2時(shí)為回波抵消。</p><p>　　通過這一次實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使我們大大的提高了動(dòng)手能力。同時(shí)，由于是兩個(gè)人共同完成實(shí)驗(yàn)，因此提高了我們的團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)的過程中我們進(jìn)行大量的討論，在討論的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了自身

109、從前忽略的盲點(diǎn)，這使我們?cè)诶碚撝R(shí)上也有很大的提高。更重要的是，我們感到通過這次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多東西，這讓我們感到十分充實(shí)。</p><p>　　最后，我們要感謝xx老師對(duì)我們細(xì)心的指導(dǎo)及幫助，很多問題經(jīng)過老師的講解后讓我們有了更深刻地認(rèn)識(shí)，相信在以后的學(xué)習(xí)中通過交流探討，可以從老師身上收獲更多的知識(shí)和能力！</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b><