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1 硬件需求介紹
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圖 1 卡拉 ok 硬件系統(tǒng)
1）麥克風(fēng)（microphone）
2）音頻 ADC --PCM1080 或其他音頻 ADC
3）FPGA -- 卡拉 ok 系統(tǒng)
4）音頻 DAC--PCM5102A
5）音響
6）顯示屏
2 音頻 ADC DAC 介紹
1) 音頻 adc--pcm1080
PCM1808 單端，模擬輸入 24 位，96kHz 立體聲 ADC。
性能：
– THD + N：–93 dB（典型值）
– SNR：99 dB（典型值）
–動態(tài)范圍：99 dB（典型值）
過采樣抽取濾波器：
–過采樣頻率：×64
–通帶紋波：±0.05 dB
–阻帶衰減：–65 dB
–片上高通濾波器：0.91 Hz（48 kHz）
PCM 音頻接口：
–主模式或從模式可選
–數(shù)據(jù)格式：24 位 I2S，24 位左對齊
采樣率：8 kHz–96 kHz
圖 2 PCM1080 框圖
2)音頻 dac--PCM5102a:
PCM510xA 2.1 VRMS，112/106/100 dB 音頻立體聲 DAC 具有 PLL 和 32 位 384 kHz PCM 接口。
PCM510xA 的動態(tài)范圍、SNR 以及 THD 的表現(xiàn)：
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圖 3 PCM5102A 框圖
3 FPGA 硬件系統(tǒng)介紹
圖 4 fpga 內(nèi)部音頻算法系統(tǒng)
音頻模擬信號經(jīng)過音頻 adc 采集后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號通過 I2S 送入 FPGA，F(xiàn)PGA 內(nèi)部可做均衡器算法，反饋抑制算法，高低通濾波器混響回聲以及變聲的音頻處理算法。
4 i2s 的接收與發(fā)送
1)i2s 概述
I2S(Inter—IC Sound)總線, 又稱 集成電路內(nèi)置音頻總線，是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)，該總線專門用于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于各種多媒體系統(tǒng)。I2S 采用了沿獨(dú)立的導(dǎo)線傳輸時鐘與數(shù)據(jù)信號的設(shè)計，通過將數(shù)據(jù)和時鐘信號分離，避免了因時差誘發(fā)的失真，為用戶節(jié)省了購買抵抗音頻抖動的專業(yè)設(shè)備的費(fèi)用。
在飛利浦公司的 I2S 標(biāo)準(zhǔn)中，I2S 主要有三個信號。
1. 位時鐘 BICK（也叫串行時鐘 SCLK），即對應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，BCLK 都有 1 個脈沖。BCLK 的頻率=2×采樣頻率×采樣位數(shù)。
2. 幀時鐘 LRCK，(也稱 WS)，用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。LRCK 為“1”表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)，為“0”則表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)。LRCK 的頻率等于采樣頻率。
3. 串行數(shù)據(jù) SDATA，就是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的音頻數(shù)據(jù)。
有時為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個信號 MCLK，稱為主時鐘，也叫系統(tǒng)時鐘（Sys Clock），是采樣頻率的 256 倍或 384 倍。隨著技術(shù)的發(fā)展，在統(tǒng)一的 I2S 接口下，出現(xiàn)了多種不同的數(shù)據(jù)格式。根據(jù) SDATA 數(shù)據(jù)相對于 LRCK 和 SCLK 的位置不同，分為左對齊（較少使用）、I2S 格式（即飛利浦規(guī)定的格式）和右對齊（也叫日本格式、普通格式）。
以下是 I2S Sample rate 44.1Khz 和 48Khz 部分系列。
2) 模式
左對齊模式：SDATA 的 MSB 在 BCLK 的第一個上升獲得根據(jù) LRCK 的傳輸。
I2S 模式：SDATA 的 MSB 在 BCLK 的第二個上升獲得根據(jù) LRCK 的傳輸。
右對齊模式。
