基于定点DSP的实时噪声消除系统
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２ １ 系 统 结 构 ． 系 统 的 结 构 框 图如 图 １ 示 ，信 号处 理 电 路 选 所 用 Ａ１ ｌ ｇ Ｄｅ ｉ 司 的 定 点 数 字 信 号 处 理 器 １ Ｏ ｖ ｅ公 ａ ｃ Ａ Ｐ ２ ８ Ｌ作 为 核 心 部 件 ，完 成 对 语 音 信 号 的 实 ＤＳ ． １ ７
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道僧 鸢 内殍 ｌ
程 ， 并 将 一 信 息 届 示 在 Ｌ Ｄ 上 用 户 可 以 选 择 些 Ｃ ＤＳ Ｐ刑 信 号 的 处 理 过 程 ： 信 号 直 通 ， 带 通 滤 波 消 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３的 串 ｆ自 两 种 『 模 式 ：丰 通 ４ Ｉ ＿ 作
路 ， 它接 受 用 户从 键 盘 的输 入 ， 产 生 控 制 信 号 ， 按 照 一定 的通 信协议 ， 向 ＤＳ Ｐ发送 控 制信 号 ，接
图 Ｉ 宴 时 噪 声 消 除 系统 结 构 框 图
收 ＤＳ Ｐ的反馈 信 息 ， 控 制 ＤＳ Ｐ对 信 号的 处理 过
Ｓ ｒｉ ｏ ｅａｃ ￣ｄｕ ｔｒＴ ｃ ｎ ｌ ｆ ｃ ｏ ｏ ｈ ｏｏ ｙ ２ ７Ｎｏ ５７
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■■姗
Ａ ｌｔ ｏ 一 ｐｉｉ ｔ ｐａ ｃ Ｎ
一
基 于定 点 Ｄ Ｐ的实 时噪声 消除 系统 Ｓ
孙 越 ， 王 期 ， 张 春 ， 王 志 华
（ 华 大 学 电 子 工 程 系 ，北 京 １ ０ｌ４ｊ 清 ０ ｆ ８
摘要 ：介绍 了一个基 于 ｌ ６位 定 点 数 字 信 号 处 理 芯 片 ＡＤＳ 一 １ ７ 的实 且 音 频 噪 声 消 除 器 ，采 用 ８ Ｃ １ Ｐ ２ Ｌ ８ 寸 ９ ５
关 键 词 ：Ｄ Ｓ Ｐ； 噪 声 消 除 ＶＡＤ 中图分 类号 ：Ｔ １ ．２ Ｎ９ ７ １ 文献标 识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１ ０ — ５ ｘ（ ０ ２０ — ０ － ５ ３ ３ ３ ２ ０ ） ６ ０ ５ ０ ０ ７
１ 引 言
在 很 多 情 况 下 ， 背 景 噪 声 是 通 信 系 统 中 噪 声 干 扰 的 主 要 来 源 ， 当 语 音 信 号受 到 背 景 噪 声 干 扰 时 ， 语 音 通 信 质 量 变 得 不 可 接 受 。 通 过 语 音 增 强
位后 ，程序 自动 由 Ｅ Ｐ Ｍ 中加载到 ＤＳ ＲＯ Ｐ的 内部
程 序 存 储 区运 行 。ＡＤ Ｐ ２ ７ Ｓ ． ｌ Ｌ、 Ｔ Ｖ３ ０ ８ Ｌ ２ ＡＤ５ ３ ４ 和 ＥＰ ＲＯＭ 构 成 数 字 信 号 处 理 的 最 小 系 统 。 单 片 机 ８ Ｃ５ 及 其 外 围 电 路 构 成 系 统 的 控 制 电 ９ １
作 为控制 单元协 调输入 、输 出接 口电路和 ＤＳ Ｐ处理 电路 的工作 语音 处理 算法 采用 １ 卜边带 ｎ调 的梳 状滤 ． Ｊ 波 器消 除带 外噪 声和带 内有 色噪 声 ， 漕碱 法 消除语 音信 号 带 内宽带 噪声 ，用 户可 根 据 需要灵 活选 择 消噪
方 法 。
信 模式和 从通信 模式 。当从 Ｔ ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３内部 的 ４
ＡＤ 读 取 数 据 或 向 ＤＡ Ｃ Ｃ发 送 数 据 ｌ ． １ ／ ， Ｉ 一 作 上 通 信 模 式 ； 当 从 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３内 部 控 制 寄 存 器 读 取 ４ 数 据 或 寄 存 器 写 数 据 时 ． 工 作 在 从 通 信 模 式 这 种 设 计 使 Ａ ，Ｄ 、 Ｄ ／Ａ 的 转 换 数 据 和 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３内 部 控 制 寄 存 器 数 据 的 读 写 Ｉ以 通 ４ ｌ 』
据 存 储 器 ， 包 括 两 个 高 速 同 步 串行 口 、 一 个 １ ６位 内部 ＤＭ Ａ 口 、一 个 ＢＤＭ Ａ 口 、 一 个 可 编 程 定 时 器 和 ８ 通 用 输 入 输 出端 口 ：所 有 指 令 都 在 单 周 期 位 内完 成 ， 在 单 个 指 令 周 期 内 町 以 同 叫 完 成 次 乘 加 操 作和 两个 操作 数 的存 取操作 ，采 用 ０３ ．５微 米 工 艺 ， 工 作 频 率 可 以 高 达 ５ Ｍ Ｈｚ。 ２ 语 音 输 入 输 出 模 拟 前 端 采 用 Ｔ １ 公 卅 的 Ｔ ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３音 频 编 解 码 器 ， 完 成 对 原 始 语 音 信 ４ 号 的 采 样 、 Ａ／ 转 换 和 ＤＳ Ｄ Ｐ输 出 处 理 信 号的 Ｄ／ Ａ 变 换 。 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ４ ３由一 个 编 解 码 通 道 、 混 合 电路 、 一 个 串 行 输 入 输 出 口 和 其 它 逻 辑 功 能 单 元 组 成 ， 混 台 电 路 通 过 外 接 电 阻 、 电 容 可 灵 活 设 定 输 入 输 出 的 增 益 和 滤 波 器 的 极 点 编 解 码 通 道 采 用 过 采 样 ∑一 调 制 器 实 现 Ａ／ 、Ｄ／ 转 换 ， 动 态 △ Ｄ Ａ 范围 ７ ｄ ９ Ｂ。ＡＤＣ 的 信 噪 比 ７ ｄ ６ Ｂ，ＤＡＣ 信 噪 比 ７ｄ Ｂ。 Ｔ Ｖ３ ０ ８ Ｌ ２ ＡＤ５ 最 高 采 样 率 为 ｌ ｋ ， ４ ３的 ｌ Ｈｚ 本 系 统 采 样 率 为 ８ Ｈｚ １ ｋ ， 量 化 ６位
时消噪处理 。ＡＤＳ 一 １ ７ Ｐ２ Ｌ适 用于数 字信号处 理和 ８ 其 它高速数 值运 算 ，指令 字长 ２ ４位 ，数 据字 长 １ ６ 位 ：片内集成 了 ３ ｋ字 的程序存储 器和 ３ ｋ 的数 ２ ２字
ＥＰ ＲＯＭ 作 为程 序存储 器பைடு நூலகம்，存 放 ＤＳ Ｐ程 序和
数 据 ， 与ＡＤ Ｐ２ ７ Ｓ 一 １ Ｌ的 ＢＤ ８ ＭＡ ｕ连 接 ， 系 统 复
可 以减 少 噪 声 ， 改 善 语 音 信 号 的 质 量 和 清 晰 度 ， 提 高语 音的 ｌ听度 。本 文采用 １ ｌ Ｊ ６位定 点 ＤＳ Ｐ实现
单 通道 的 实 时语 音 增强 系 统 ， 能够 消除 浯音 信 号
带 外 噪 声 、 带 内有 色 噪 声 和 宽 带 噪 市
２ 系 统硬 件
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道僧 鸢 内殍 ｌ
程 ， 并 将 一 信 息 届 示 在 Ｌ Ｄ 上 用 户 可 以 选 择 些 Ｃ ＤＳ Ｐ刑 信 号 的 处 理 过 程 ： 信 号 直 通 ， 带 通 滤 波 消 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３的 串 ｆ自 两 种 『 模 式 ：丰 通 ４ Ｉ ＿ 作
路 ， 它接 受 用 户从 键 盘 的输 入 ， 产 生 控 制 信 号 ， 按 照 一定 的通 信协议 ， 向 ＤＳ Ｐ发送 控 制信 号 ，接
图 Ｉ 宴 时 噪 声 消 除 系统 结 构 框 图
收 ＤＳ Ｐ的反馈 信 息 ， 控 制 ＤＳ Ｐ对 信 号的 处理 过
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基 于定 点 Ｄ Ｐ的实 时噪声 消除 系统 Ｓ
孙 越 ， 王 期 ， 张 春 ， 王 志 华
（ 华 大 学 电 子 工 程 系 ，北 京 １ ０ｌ４ｊ 清 ０ ｆ ８
摘要 ：介绍 了一个基 于 ｌ ６位 定 点 数 字 信 号 处 理 芯 片 ＡＤＳ 一 １ ７ 的实 且 音 频 噪 声 消 除 器 ，采 用 ８ Ｃ １ Ｐ ２ Ｌ ８ 寸 ９ ５
关 键 词 ：Ｄ Ｓ Ｐ； 噪 声 消 除 ＶＡＤ 中图分 类号 ：Ｔ １ ．２ Ｎ９ ７ １ 文献标 识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１ ０ — ５ ｘ（ ０ ２０ — ０ － ５ ３ ３ ３ ２ ０ ） ６ ０ ５ ０ ０ ７
１ 引 言
在 很 多 情 况 下 ， 背 景 噪 声 是 通 信 系 统 中 噪 声 干 扰 的 主 要 来 源 ， 当 语 音 信 号受 到 背 景 噪 声 干 扰 时 ， 语 音 通 信 质 量 变 得 不 可 接 受 。 通 过 语 音 增 强
位后 ，程序 自动 由 Ｅ Ｐ Ｍ 中加载到 ＤＳ ＲＯ Ｐ的 内部
程 序 存 储 区运 行 。ＡＤ Ｐ ２ ７ Ｓ ． ｌ Ｌ、 Ｔ Ｖ３ ０ ８ Ｌ ２ ＡＤ５ ３ ４ 和 ＥＰ ＲＯＭ 构 成 数 字 信 号 处 理 的 最 小 系 统 。 单 片 机 ８ Ｃ５ 及 其 外 围 电 路 构 成 系 统 的 控 制 电 ９ １
作 为控制 单元协 调输入 、输 出接 口电路和 ＤＳ Ｐ处理 电路 的工作 语音 处理 算法 采用 １ 卜边带 ｎ调 的梳 状滤 ． Ｊ 波 器消 除带 外噪 声和带 内有 色噪 声 ， 漕碱 法 消除语 音信 号 带 内宽带 噪声 ，用 户可 根 据 需要灵 活选 择 消噪
方 法 。
信 模式和 从通信 模式 。当从 Ｔ ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３内部 的 ４
ＡＤ 读 取 数 据 或 向 ＤＡ Ｃ Ｃ发 送 数 据 ｌ ． １ ／ ， Ｉ 一 作 上 通 信 模 式 ； 当 从 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３内 部 控 制 寄 存 器 读 取 ４ 数 据 或 寄 存 器 写 数 据 时 ． 工 作 在 从 通 信 模 式 这 种 设 计 使 Ａ ，Ｄ 、 Ｄ ／Ａ 的 转 换 数 据 和 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３内 部 控 制 寄 存 器 数 据 的 读 写 Ｉ以 通 ４ ｌ 』
据 存 储 器 ， 包 括 两 个 高 速 同 步 串行 口 、 一 个 １ ６位 内部 ＤＭ Ａ 口 、一 个 ＢＤＭ Ａ 口 、 一 个 可 编 程 定 时 器 和 ８ 通 用 输 入 输 出端 口 ：所 有 指 令 都 在 单 周 期 位 内完 成 ， 在 单 个 指 令 周 期 内 町 以 同 叫 完 成 次 乘 加 操 作和 两个 操作 数 的存 取操作 ，采 用 ０３ ．５微 米 工 艺 ， 工 作 频 率 可 以 高 达 ５ Ｍ Ｈｚ。 ２ 语 音 输 入 输 出 模 拟 前 端 采 用 Ｔ １ 公 卅 的 Ｔ ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ３音 频 编 解 码 器 ， 完 成 对 原 始 语 音 信 ４ 号 的 采 样 、 Ａ／ 转 换 和 ＤＳ Ｄ Ｐ输 出 处 理 信 号的 Ｄ／ Ａ 变 换 。 Ｔ Ｖ３ ０ Ｌ ２ ＡＤ５ ４ ３由一 个 编 解 码 通 道 、 混 合 电路 、 一 个 串 行 输 入 输 出 口 和 其 它 逻 辑 功 能 单 元 组 成 ， 混 台 电 路 通 过 外 接 电 阻 、 电 容 可 灵 活 设 定 输 入 输 出 的 增 益 和 滤 波 器 的 极 点 编 解 码 通 道 采 用 过 采 样 ∑一 调 制 器 实 现 Ａ／ 、Ｄ／ 转 换 ， 动 态 △ Ｄ Ａ 范围 ７ ｄ ９ Ｂ。ＡＤＣ 的 信 噪 比 ７ ｄ ６ Ｂ，ＤＡＣ 信 噪 比 ７ｄ Ｂ。 Ｔ Ｖ３ ０ ８ Ｌ ２ ＡＤ５ 最 高 采 样 率 为 ｌ ｋ ， ４ ３的 ｌ Ｈｚ 本 系 统 采 样 率 为 ８ Ｈｚ １ ｋ ， 量 化 ６位
时消噪处理 。ＡＤＳ 一 １ ７ Ｐ２ Ｌ适 用于数 字信号处 理和 ８ 其 它高速数 值运 算 ，指令 字长 ２ ４位 ，数 据字 长 １ ６ 位 ：片内集成 了 ３ ｋ字 的程序存储 器和 ３ ｋ 的数 ２ ２字
ＥＰ ＲＯＭ 作 为程 序存储 器பைடு நூலகம்，存 放 ＤＳ Ｐ程 序和
数 据 ， 与ＡＤ Ｐ２ ７ Ｓ 一 １ Ｌ的 ＢＤ ８ ＭＡ ｕ连 接 ， 系 统 复
可 以减 少 噪 声 ， 改 善 语 音 信 号 的 质 量 和 清 晰 度 ， 提 高语 音的 ｌ听度 。本 文采用 １ ｌ Ｊ ６位定 点 ＤＳ Ｐ实现
单 通道 的 实 时语 音 增强 系 统 ， 能够 消除 浯音 信 号
带 外 噪 声 、 带 内有 色 噪 声 和 宽 带 噪 市
２ 系 统硬 件