基于FPGA的音频播放系统设计

合集下载

基于FPGA的音乐播放器

基于FPGA的音乐播放器尝试利用FPGA开发板板载资源以及外搭的功率放大电路制作一台音乐播放器，能够播放通过计算机拷贝在SD卡（或MMC卡、TF卡）的根目录中的某一个WAV文件。

一、基本要求：制作音乐播放器（50分）（1）除了外置的音频功率放大器之外，本系统的主体部分（单片机）应基于STI51开发板，音乐来源于SD卡（或MMC卡、TF卡）（10分）（2）制作一个音频功率放大器，能够实现音频信号的功率放大功能，并能成驱动普通扬声器或耳机。

（10分）（3）能够播放单声道、8位，采样率为1.5K（或更高）的WAV文件。

实际播放时，歌声、伴奏声能依稀可辨。

（30分）二、提高要求：提高音乐播放器的音质（50分）（1）能够播放单声道、8位，采样率为2.5K或更高的WAV文件。

实际播放时，歌声、伴奏声清晰可辨。

（20分）（2）音频功率放大器从FPGA开发板取电，使用USB即可完成系统所有器件的供电。

（10分）（3）改造一切可以改造的部分以提高播放器的音质。

（20分）（提示：可以利用Adobe Audition软件编辑WAV文件并改变音频位数与采样率；可以利用Ultraedit软件以二进制方式查看WAV文件；WAV文件数据区的每一个字节顺次送入D/A中即可实现WAV文件的播放。

）起草人：刘文浩2010-11-25，04:43若具备一定的基础，以下内容可以忽略。

下面的内容是利用单片机制作音乐播放器的步骤。

题目分析1 系统开发步骤本题目对于刚学习完单片机尚未上手的同学来说可能难度较大，刚开始就着手制作一个以SD卡（或MMC卡、TF卡）为存储介质的音乐播放器并且要想尽办法提高播放音乐的音质具有较大难度，且容易让制作者失去继续制作下去的信心。

建议在制作过程中循序渐进，一步一步逐步深入逐渐实现以下功能：第一步：能够播放存储在单片机程序（ROM）中的音乐。

（参考时间：4天）第二步：通过串口调试助手向单片机发送WAV文件，使单片机能够播放计算机发出的WAV文件数据流。

基于FPGA的数字音频处理系统设计与优化

基于FPGA的数字音频处理系统设计与优化在现代社会中，数字音频处理技术已经成为了音频产业中不可或缺的一部分。

为了满足人们对音质的要求和对特效的追求，基于FPGA的数字音频处理系统被广泛应用。

本文将以“基于FPGA的数字音频处理系统设计与优化”为题，从系统设计、优化和应用三个方面来探讨这个话题。

一、系统设计基于FPGA的数字音频处理系统设计是整个系统的关键。

首先，我们需要选择合适的FPGA芯片，考虑其资源、时钟频率、性能等因素，从而保证系统能够满足音频信号处理的需求。

其次，在设计过程中应考虑到音频接口的选取，如I2S接口，以保证音频数据的传输准确性。

此外，还需要设计适当的控制逻辑和硬件接口，以便与其他外设交互。

综合考虑这些因素，可以设计出一个完整的基于FPGA的数字音频处理系统。

二、系统优化系统优化是为了提高系统的性能和效率。

对于基于FPGA的数字音频处理系统而言，一方面可以通过优化硬件布局，例如合理安排模块的位置和连接，减少信号线的长度和相互干扰，以提高系统的抗噪声能力和稳定性。

另一方面，可以通过优化算法和处理过程，以减少资源消耗和延迟，提高系统的实时性。

此外，还可以应用并行计算和流水线技术，以加快处理速度。

三、系统应用基于FPGA的数字音频处理系统在很多领域都有广泛的应用。

首先，在音频录制和处理中，可以利用系统进行信号去噪、均衡、降噪等处理，提高音质和录音效果。

其次，在音乐制作和演奏中，可以利用系统实现声音特效、实时控制等功能，增加音乐的创新性和表现力。

此外，在通信领域中，基于FPGA的数字音频处理系统可用于语音编解码、降噪等处理，提高音频通信的质量。

总结：基于FPGA的数字音频处理系统的设计与优化，是一个复杂而又重要的课题。

通过合适的系统设计和优化，可以实现高性能、低延迟的数字音频处理系统。

这将为音频产业带来更多的可能性和发展空间。

相信随着技术的不断进步，基于FPGA的数字音频处理系统将会在未来得到更广泛的应用，并为人们带来更好的音频体验。

基于FPGA音乐播放器设计

应的音符放在一个连续的地址，具体电路如图１所示。
参考文献：【１１张庆玲，杨勇．ＦＰＧＡ原理与实践［Ｍ】．北京：北京航空航天大学出版社．２００６
［２］刘睿强．ＦＰＧＡ应用技术及实践［Ｍ］．北京：北京理工大学
出版社．２０１１
［３】袁海林．基于ＦＰＧＡ的具有存储功能的电子琴的设计ＩＪ１．
中国科技信ｇ－。２００７，（１９）［４］郑亚民．可编程逻辑器件开发软件ＱｕａａｕｓｌＩ［Ｍ］．北京：国
防工业出版社．２００６
机械与自动化
２０１３．Ｎ０．１１ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ ’ 。。。。。Ｔ。。。ｅ。 ’ ’ ｃ。。。ｈ。。。。 ’ ｎ ‘ 。ｏ。。。。ｌ。。ｏ。。 — ｇｙ —
计数器是数字系统中应用较多的基本逻辑器件ｌ２１３】。它的
综合分析。其仿真结果如图２所示。
基本功能是实现计数操作，它也可用与分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。分频器是将不同频段的声音信号区分开来，
分别给于放大，送到相应频段的扬声器中再进行重放。
图ｌ数控果
作者简介：
付莉（１９８５年一），女，汉族，毕业于桂林电子科技大学，助
教，研究方向：ＦＰＧＡ及嵌入式系统设计。

基于FPGA的音乐播放器设计说明

2.1.1
频率的高低决定了音调的高低。计算出简谱中从低音1到高音1之间每个音名对应的频率，所有不同频率的信号都是从同一个基准频率分频得到的。由于音阶频率多为非整数，而分频系数又不能为小数，因此必须将计算得到的分频数四舍五入取整。若基准频率过低，则由于分频比太小，四舍五入取整后的误差较大；若基准频率过高，虽然误差较小，但分频数将变大。实际的设计应综合考虑这两方面的因素，在尽量减小频率误差的前提下取合适的基准频率。因此，要想FPGA发出不同音符的音调，实际上只要控制它输出相应音符的频率即可。综合考虑各因素，本文中选取12MHZ作为CLK的分频计数器的输入分频信号。乐曲都是由一连串的音符组成，因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频率，就可以在扬声器上连续地发出各个音符的音调。
④自顶向下的设计方法：传统的设计方法是,自底向上的设计或平坦式设计。自底向上的设计方法是先从底层模块设计开始,逐渐由各个模块形成功能复杂的电路。这种设计方法优点是很明显的,因为它是一种层次设计电路,一般电路的子模块都是按照结构或功能划分,因此这种电路层次清楚,结构明确,便于多人合作开发,同时设计文件易于存档,易于交流。自底向上设计方法的缺点也很明显,往往由于整体设计思路不对而使的花费几个月的低层设计付之东流。平坦式设计是整个电路只含有一个模块,电路的设计是平铺直叙的,没有结构和功能上的划分,因此不是层次电路的设计方式。优点是小型电路设计时可以节省时间和精力,但随着电路复杂程度的增加,这种设计方式的缺点变的异常突出。自顶向下的设计方法是将要设计的电路进行最顶层的描述（顶层建模）,然后利用EDA软件进行顶层仿真,如果顶层设计的仿真结果满足要求,则可以继续将顶层划分的模块进行低一级的划分并仿真,这样一级一级设计最终将完成整个电路的设计。自顶向下的设计方法与前面两种方法相比优点是很明显的。

基于 FPGA 的语音录放系统的设计

基于 FPGA 的语音录放系统的设计0.摘要 (2)1.概述 (2)1.1本设计的调研工作 (2)1.2本设计在工程中的作用 (2)2.系统设计 (2)2.1系统设计思路[2] (2)2.2系统设计框图 (2)2.3各子单元的设计思路 (2)2.3.1 AD转换器[3] (2)2.3.2 ADPCM的编码和解码[4] (4)2.3.3 DAC0832数模转换器[7] (6)2.4子单元之间的接口关系 (8)3.综合报告 (8)3.1使用FPGA器件的型号 (8)3.2工程综合报告 (8)4.仿真报告 (9)5.结论及总结 (10)6．附录 (10)7.参考文献 (35)0.摘要在语音录放系统的FPGA 设计当中，可以采用ADPCM 技术，它是一种音频有损压缩编码方式，它具有文件体积小、音质好的特点。

除此之外，它还具有良好的语音质量以及抗干扰性能，目前在ISDN 、卫星通信等领域得到了广泛的应用。

1.概述1.1本设计的调研工作首先安装quartus II 工具用于测试及仿真，然后查阅了有关语音录放系统的资料和相关的论文，并且初步构思了设计的过程。

1.2本设计在工程中的作用随着数字信号处理器、超大规模集成电路的高速发展，语音记录技术已从模拟录音阶段过渡到数字录音阶段。

在数字化录音技术中，压缩后的语音数据有些存储在硬盘中，有些存储在带有掉电保护功能的RAM 或FLASH 存储器中。

本文设计的语音存储与回放系统，未使用专用的语音处理芯片，不需要扩展接口电路，只利用FPGA 作为核心控制器，就能完成语音信号的数字化处理，即实现语音的存储与回放[1]。

2.系统设计2.1系统设计思路[2]数字化语音存储与回放系统的基本工作原理是将模拟语音信号通过模数转换器(A/D)转换成数字信号，再通过控制器采用ADPCM 压缩编码后存储在存储器中；回放时，由FPGA 控制器通过ADPCM 解码将数据从存储器中读出，然后通过数模转换器(D/A)转换成模拟信号，经放大后由扬声器输出。

基于-FPGA的音乐播放器的设计

摘要根据国家发改委与专业教学委员会对教育机构的要求，为培养适应我国21世纪国民经济发展的电子设计人才；同时基于国家教委面向21世纪电工电子课程体系改革和电工电子工科教学基地建设两项教学改革研究成果。

要求高等本科在校学生能够自己动手完成简单的数字器件设计。

本次设计在自己手动焊接简易的PFGA板子上实现，并且在QusrtusII 9.0上利用VHDL设计数控分频器电路，利用数控分频原理设计音乐硬件演奏电路，并制定LPM-ROM 存储音乐数据，以“梁祝”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了已纯硬件的手段来实现乐曲演奏的效果，只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其转换为其他的音乐数据，再重新制定LPM-ROM，在连接到程序中就可以实现其他与取得演奏。

本次设计采用的FPGA主芯片位ALTERA公司的FLEX系列的EPF10K10LC84-4。

由于板子是自己手动在万用板上焊接的所以只焊接了必要的外设如蜂鸣器和LED。

关键词FPGA；音乐播放器；QuartusII；VHDL；目录摘要 (I)第一章前言 (2)1.1关于EDA技术 (2)1.2 关于VHDL (2)1.3 关于EDA工具 (3)1.4 有关本次课程设计 (3)第二章设计实现 (4)2.1音乐演奏电路原理 (4)2.1.1音符频率的获得 (4)2.1.2乐曲节奏的控制 ............................................................... 错误!未定义书签。

2.1.3乐谱发生器 ....................................................................... 错误!未定义书签。

2.1.4乐曲演奏电路原理框图 ................................................... 错误!未定义书签。

基于FPGA的音频处理系统设计(毕业设计开题报告)

基于FPGA的音频处理系统设计1 课题来源：随着数字记录技术和大规模集成电路技术的迅速发展,消费类电子产品正以日新月异的新姿展现在当代人的面前,音响类娱乐产品的多样化、小型化与数字化及品种的琳琅满目丰富了音响产品市场,满足了多层次消费者的不同需要。

在这些科技产品的快速发展过程中，数字音频技术在其中扮演着重要的角色。

现在音频处理技术的任务越来越复杂,对信号处理的效果要求不断提高,音频处理技术的算法也越来越复杂，要求在几十ms甚至几ms的时间内完成音频信号大量的数据采集、处理、存储、传输,这就对音频处理系统处理器的运算速度提出了更高的要求。

2 研究的目的和意义：随着消费电子的快速发展，数字音频技术的应用显得越来越重要，对数字音频技术的研究符合市场与科技需求。

数字音频处理技术涉及生活的方方面面,包括滤波器技术、数字信号处理、人工智能、模式识别、编码学、等多个学科的知识,是信息化技术类学科当中发展极为迅速的一个方向之一。

音频信号处理技术包含的内容非常多,主要有信号存储、语音合成、语音识别、音频压缩、语音理解、音频编码、语音识别、语音增强等多个分支,总而言之,音频信号处理技术包括音频信号的数字化处理、数字化实现、数字化变换、数字化存储、数字化传播、及音频的变换、语音的处理、语音的识别等自然科学多个领域的综合运用。

传统的数字滤波器采用乘法和累加结构,需要进行多次的乘法和加法运算。

由于乘法器庞大的结构,占用了系统芯片上的大部分面积,消耗了大部分功率,使得音频处理系统在体积和处理速度上存在着不足,所以传统的数字滤波器不能很好的满足家用和便携式音频处理器对体积小、功耗小信号处理速度高的要求。

而近些年来使用范围越来越广泛，技术越来越成熟的FPGA器件对于解决对于解决音频信号的高标准、高要求有着其独特的优势。

基于FPGA器件的音频信号处理的实现方案,在于对声音信号的收集、处理及应用,工作的重点是在噪声环境中如何能有效地地把需要的语音信号提取出来开,消除或者衰减噪声,这涉及到滤波器的设计,通过数字滤波来处理噪声信号。

基于FPGA的音乐播放器的设计-毕业设计论文

2 编写设计报告,要求包括方案选择,程序清单,调试过程,测试结果及心得.
第三章
3.1
为了便于理解,首先介绍一下硬件电路的发声原理.我们知道,声音的频谱范围约在几十到几千赫兹,若能利用程序来控制某个引脚输出一定频率的矩形波,接上扬声器就能发出相应频率的声音.而乐曲中的每一音符对应着一个确定的频率,因此,要想发出不用音符的音调,实际上只要控制它输出相应音符的频率即可.乐曲都是由一连串的音符组成,因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频率,就可以在扬声器上连续地发出各个音符的音调.而要准确地演奏出一首乐曲,仅仅让扬声器能够发声是不够的,还必须准确地控制乐曲的节奏,即每个音符的持续时间.由此可见,乐曲中每个音符的发音频率及其持续的时间是乐曲能够连续演奏的两个关键因素.
课程设计
课程名称:可编程数字片上系统实训
设计题目:基于FPGA的音乐播放器设计
院系:电气信息学院
指导教师:谷雷
专业:通信工程
学号:122700109
姓名:尚斌成
长春建筑学院
2015年12月31日
摘要
在开发环境下,采用硬件描述语言设计了一个可以在芯片上实现的音乐播放器.通过将音乐播放器电路设计进行模块化分解,层次化设计,分成几个单独的结构体,每个结构体实现部分功能,经顶层文件将各单独结构体进行综合,最后将设计代码结合模块制作的文件下载到实验箱进行功能验证,实现乐曲播放.由于音乐播放器的通用性及语言的可移植性, 因此本音乐播放器可直接应用于各种不同系列的芯片的设计中.
而简易电子琴,工作原理与乐曲演奏一样,只是将固定预置乐曲变成了手动按键输入,节拍时间取决于按键的停留时间,如果合适,同样能播放出完整的歌曲来.
3.1.1
频率的高低决定了音调的高低.音乐的十二平均率规定:每两个八度音（如简谱中的中音1和高音1）之间的频率相差一倍.在两个八度音之间又分为十二个半音.另外,音名A（简谱中的低音6）的频率为440Hz,音名B到C之间、E到F之间为半音,其余为全音.由此可以计算出简谱中从低音1到高音1之间每个音名对应的频率,所有不同频率的信号都是从同一个基准频率分频得到的.由于音阶频率多为非整数,而分频系数又不能为小数,因此必须将计算得到的分频数四舍五入取整.若基准频率过低,则由于分频比太小,四舍五入取整后的误差较大,若基准频率过高,虽然误差较小,但分频数将变大.实际的设计应综合考虑这两方面的因素,在尽量减小频率误差的前提下取合适的基准频率.因此,要想发出不同音符的音调,实际上只要控制它输出相应音符的频率即可.综合考虑各因素,本文中选取12MHZ作为CLK的分频计数器的输入分频信号.乐曲都是由一连串的音符组成,因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频率,就可以在扬声器上连续地发出各个音符的音调.

基于FPGA的音乐播放器

基于FPGA的音乐播放器姓名：陆波学号：09090323指导老师：周爱军•音乐硬件演奏电路基本原理•硬件电路的发声原理，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制FPGA芯片某个引脚输出一定频率的矩形波，接上扬声器就能发出相应频率的声音。

乐曲中的每一音符对应着一个确定的频率，要想FPGA发出不同音符的音调，实际上只要控制它输出相应音符的频率即可。

乐曲都是由一连串的音符组成，因此按照乐曲的乐谱依次输出这些音符所对应的频，就可以在扬声器上连续地发出各个音符的音调。

而要准确地演奏出一首乐曲，仅仅让扬声器能够发生是不够的，还必须准确地控制乐曲的节奏，即乐曲中每个音符的发生频率及其持续时间是乐曲能够连续演奏的两个关键因素。

•音调的控制：频率的高低决定了音调的高低。

通过查阅资料，得到下面的音符名与频率的关系表：音符名频率/hz音符名频率/hz音符名频率/hz 低音1262中音1523高音11046低音2294中音2587高音21175低音3330中音3659高音31318低音4349中音4698高音41397低音5392中音5784高音51568低音6440中音6880高音61760低音7494中音7988高音71976•分频比预置数的计算：•分频比就是从6Mhz基准频率通过二分频得到的3Mhz频率基础上计算得到的。

对于乐曲中的休止符，只需将其分频系数设为0，将分频预置数设为16383即可。

例如：低音3的频率为330hz，分频比为3M/330hz=3000000/330=9091,则其分频预置数为：16383-9091=7292。

其他的音符对应的分频比和分频比预置数均按此法计算可得到。

依次计算出低、中、高3X7=21个音的预置数。

•各音阶对应的预置数如右表：音符名预置数音符名预置数音符名预置数低音14933中音110647高音113515低音26179中音211272高音213830低音37292中音311831高音314107低音47787中音412085高音414236低音58730中音512556高音514470低音69565中音612974高音614678低音710310中音713347高音714858•音长的控制：•音符的持续时间必须根据乐曲的速度及每个音符的节拍数来确定。

基于FPGA的音频信号处理系统设计与实现

基于FPGA的音频信号处理系统设计与实现随着科技的发展和音频技术的不断进步，音频信号处理系统被广泛应用于各个领域。

本文将介绍基于FPGA的音频信号处理系统的设计与实现，并探讨其中的原理和关键技术。

一、引言随着数字音频技术的快速发展，音频信号处理系统的需求日益增长。

传统的音频信号处理方法往往通过软件实现，但其实时性和处理能力受到了限制。

而基于FPGA的音频信号处理系统具有高速运算、低延迟和灵活性强等优势，逐渐成为热门研究方向。

二、FPGA的基本原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，其内部由大量可编程的逻辑资源和存储器单元组成。

通过在FPGA上配置电路，可以实现各种不同的功能，包括音频信号处理。

三、音频信号处理系统的设计1. 模拟信号输入音频信号一般以模拟信号的形式输入到系统中，需要进行采样和模数转换。

采样率的选择应根据音频信号的特点和需求进行合理确定。

2. 数字信号处理在FPGA上设计并实现各种数字信号处理算法，如滤波、均衡、降噪等。

选择适合的算法和优化算法实现的技术，以提高系统的处理能力和性能。

3. 实时性要求由于音频信号的特性需保证处理系统的实时性。

FPGA的高并行性和硬件级别的实时性特点，使得其能够满足音频信号处理系统的实时性要求。

4. 数据存储与输出经过数字信号处理后的音频信号可以存储在FPGA内部的存储器中或外部的存储器中，也可以通过数字转模拟的方式输出到外部设备中。

四、关键技术与应用1. 快速算法优化为提高音频信号处理系统的处理速度，可以采用快速算法进行优化，如FFT（Fast Fourier Transform）等。

这些优化算法能够在保证处理结果准确性的前提下有效提高系统的运算速度。

2. 并行计算FPGA的并行计算能力是其强大的优势之一，可以将音频信号的处理任务进行拆分，同时进行多路处理，从而提高整个系统的处理能力。

3. 运算精度的选择在音频信号处理系统中，需要根据处理需求选择合适的运算精度。

基于FPGA的音乐播放器的设计

目录引言 (1)1 VHDL及QUARTUSII软件简介 (2)1.1EDA简介 (2)1.2硬件描述语言VHDL (2)1.3软件介绍 (3)2 简易音乐演奏器设计 (5)2.1硬件电路设计 (5)2.2软件代码设计 (6)2.2.1音符储存单元 (6)2.2.2选择播放模式及手动模块单元 (6)2.2.3分频模块单元 (8)2.2.4预置数模块单元 (9)2.2.5音频发声模块单元 (10)3引脚锁定及下载 (10)3.1引脚锁定 (10)3.2结果分析 (11)4设计总结 (11)参考文献 (116)附录 (16)引言VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。

它在80年代的后期出现。

最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。

随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件CPLD／FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便。

利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且具有完全的知识产权。

突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易读性等优点。

本文基于FPGA开发系统，在QuartusII 7.2软件平台上，完成了简易乐曲演奏器设计和与仿真，并下载到试验箱进行硬件实现。

首先，本文介绍了QuartusII 7.2软件的基本使用方法和VHDL硬件描述语言的特点，采用VHDL 硬件描述语言描述简易信号发生器，完成对电路的功能仿真。

在设计过程中，重点探讨了简易乐曲演奏设计思路和功能模块划分。

然后，初步探讨了电路逻辑综合的原理，该软件对简易乐曲演奏器进行了逻辑综合。

最后，使用EDA实验开发系统进行电路的下载和验证。

验证结果表明设计的简易乐曲演奏器完成了预期的功能。

本设计是采用VHDL来实现的简易乐曲演奏器。

它能实现自动播放和手动播放。

1 VHDL及QuartusII软件简介1.1 EDA简介EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。

fpga音乐播放器课程设计

fpga音乐播放器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握FPGA基础知识，理解FPGA的内部结构和编程原理；2. 帮助学生了解音乐播放器的原理，掌握数字信号处理基础知识；3. 使学生能够运用Verilog或VHDL等硬件描述语言设计简单的FPGA音乐播放器。

技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能够独立完成FPGA音乐播放器的设计、编程、调试与验证；2. 提高学生团队协作能力，能够在小组合作中发挥个人优势，共同完成项目任务；3. 培养学生解决问题和分析问题的能力，能够针对实际问题提出合理的解决方案。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子设计和硬件编程的兴趣，培养良好的学习习惯；2. 培养学生勇于尝试、敢于创新的精神，增强自信心；3. 培养学生具备良好的沟通能力和团队协作精神，提高综合素质。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 掌握FPGA基本原理，能够描述FPGA内部结构和编程方法；2. 学会使用硬件描述语言Verilog或VHDL编写简单的FPGA程序；3. 理解音乐播放器的基本原理，能够运用数字信号处理知识设计音乐播放器；4. 完成一个简易的FPGA音乐播放器设计项目，具备实际操作和调试能力；5. 在项目实践中，提高团队协作、沟通表达和问题解决能力。

二、教学内容1. FPGA基本原理及编程方法：包括FPGA内部结构、工作原理、硬件描述语言（Verilog/VHDL）基础、编程流程等；2. 数字信号处理基础知识：涉及采样定理、量化、编码、数字信号表示等基本概念；3. 音乐播放器原理：介绍音乐播放器的基本工作流程，包括音频信号的采集、处理、存储和播放；4. FPGA音乐播放器设计：结合教材章节内容，设计以下教学大纲：a. FPGA硬件设计：选用合适的FPGA开发板，了解硬件资源分配，设计FPGA硬件电路；b. 音频信号处理：学习音频信号的采样、量化、编码等处理方法，编写相应程序；c. 音乐播放器程序设计：运用Verilog或VHDL编写音乐播放器程序，实现音频信号播放功能；d. 系统调试与验证：对设计好的音乐播放器进行功能测试、性能优化和调试；5. 项目实践：根据教学进度，安排以下教学内容：a. 分组讨论：学生分组讨论设计方案，明确项目任务分工；b. 设计与编程：各组学生根据分工，完成FPGA音乐播放器的设计和编程；c. 调试与展示：学生调试音乐播放器，展示项目成果，分享设计经验；d. 评价与反馈：教师对各组项目成果进行评价，给予反馈和建议。

基于FPGA的脉冲型音乐播放器的设计

基于FPGA/CPLD的脉冲信号型乐曲播放器的设计摘要用纯硬件来完成乐曲演奏电路的逻辑非常复杂，仅凭传统的数字逻辑技术，即使最简单的电路也难以实现。

但是借助于功能强大的EDA工具和硬件描述语言，就可以轻松的实现设计。

本设计利用可编程逻辑器件设计一个控制器让不同频率的脉冲信号有序的输出并驱动扬声器发声，最终完成一首乐曲的演奏。

设计以《世上只有妈妈好》为例，分析了硬件电路发声的基本原理，探讨了可以实现设计的方案，利用VHDL语言在QuartusⅡ上编程设计了节拍发生器、分频器、顺序控制、音高控制等模块的功能。

最后，运用原理图编辑器调出已经设计好的各个模块，根据设计的要求进行连线、加输入输出脚，得到了总体设计的仿真实体。

并对总体设计进行了功能仿真和下载。

本设计完成了乐曲《世上只有妈妈好》的32个音符64个节拍的播放，每个节拍0.5秒，整曲播放时长为32秒。

基于FPGA，利用Quartus Ⅱ和VHDL语言完成的脉冲型乐曲播放器，其特点是设计简单、灵活、设计周期短；缺陷是实现播放的乐曲种类单一，播放时间长度较短，若想要实现较长的乐曲播放，则需要很长的源程序。

关键词：FPGA，EDA，VHDL，QuartusⅡ，乐曲播放器The design of the pulse-type music player based on FPGA / CPLDAbstractIt is very complex to complete the music playing logic circuit using pure hardware. Only depend on the traditional digital logic technology, it is difficult to achieve even the simple circuit. However, it is very ease to achieve by using the EDA tools and hardware description language. The design finished a controller that output a series of orderly pulse signal with different frequencies and driven speaker with, by using the programmable logic device ,and finally complete the concert of a music.The music <shi shang zhi you ma ma hao> was used as an example. The basic principal of the hardware circuit sing was analyzed. How could achieve the player’s faction was also discussed. Following functional module was designed in Quartus II by using VHDL language: pulse generator, frequencies divider, sequence control, pitch control and so on. Finally, simulate entity was build in the Block Editor of the Quartus II , using all of the module which has been designed and according to the design’s requirements to connect, and plus input and output pin. Following these, the player’s entity was simulated and downloaded. The <shi shang zhi you ma ma hao>’s note 32 of the 64 players beat was completed in this design. One beat was sat as 0.5 seconds long, and the whole song was played within 32 seconds。

基于FPGA的音乐播放器设计报告

中国地质大学（武汉）基于FPGA的音乐播放器设计专业班级小组成员指导老师2015.06目录一、实现功能 (2)二、成员及任务分工 (2)三、详细设计及原理 (3)1.系统硬件结构设计 (3)2.程序流程 (4)四、具体实现 (5)1.SD卡文件系统的初始化 (5)2.按键选歌模式 (6)3.自动播放模式 (7)4.快进、快退、播放/暂停功能 (7)5.LCD显示歌曲名及歌词模块 (8)6.LED显示功能 (10)7.数码管显示当前曲目、总歌曲数和时间功能 (11)五、碰到的问题及解决过程 (12)1.问题一 (12)2.问题二 (12)3. 问题三 (13)4. 问题四 (13)六、运行效果 (13)七、设计小结 (19)一、实现功能1. 支持SD卡文件读取功能；2. 支持WAV格式音频功能；3. 支持歌词同步显示功能；3. 支持歌曲名称显示功能；4. 支持“播放/暂停”控制功能；5. 支持歌曲选择功能；6. 支持LED灯显示音量功能；7. 支持返回功能；8. 支持硬启动从ROM启动；9.支持数码管显示总歌曲数和第几首歌曲功能；10.支持数码管显示歌曲的播放进度功能；11. 支持LED灯指示拨码开关0~7状态功能；12. 支持前6首歌曲直接选择功能。

二、成员及任务分工三、详细设计及原理1.系统硬件结构设计本设计采用DE2 开发板，充分利用NiosII 软核的特性，结合自定义用户组件、自定义用户外设。

在FPGA 中使用软核处理器的优势在于灵活高效，硬核实现没有灵活性，通常无法使用最新的技术。

而应用Nios II 软核处理器，开发者能够完全定制CPU 和外设，获得恰好满足需求的处理器，充分利用了Nios II 处理器灵活和高效的特性。

通过DE2 开发板上的SD 卡插槽，读取SD 卡上的音频数据后，送到音频编/解码器，对音质进行相关处理后输出，进行音乐的播放． SD 卡音乐播放是由NiosII 处理器通过软件完成的。

硬件课程设计-基于FPGA的MP3音乐播放器设计

基于FPGA的MP3音乐播放器设计——预置乐曲播放器设计摘要：本次课程设计的主题是‘基于FPGA的MP3播放器’，这是一个发展空间很大的课题，研究者可以根据自己的能力水平和兴趣爱好自由发展。

我们组实现的功能是‘预置乐曲的播放’。

本次设计是在BASYS2实验开发板上实现，使用xinlinx13.1软件，利用VHDL硬件描述言语设计数控分频器电路，利用数控分频原理设计音乐硬件播放数字电路，将音乐数据存放在程序中，利用时钟驱动音符输出，通过集成运放调节音量，达到了乐曲播放的效果。

程序中存放的音符数据易修改，只要修改程序中所放的的音符数据，将其转换为其他乐曲的音符数据，就可以实现不同乐曲的播放。

关键字：FPGA；xilinx；VHDL；预置音符；音乐播放目录摘要............................................................................................................................- 0 -一、绪论....................................................................................................................- 2 -1.1研究背景......................................................................................................- 2 -1.2基本技术简介..............................................................................................- 2 -1.2.1可编程逻辑器件FPGA .....................................................................- 2 -1.2.2硬件描述语言VHDL.........................................................................- 3 -1.2.3开发软件xilinx .................................................................................- 3 -二、需求分析和研究思路........................................................................................- 4 -2.1需求分析......................................................................................................- 4 -2.2研究思路......................................................................................................- 4 -三、系统设计............................................................................................................- 4 -3.1系统原理......................................................................................................- 4 -3.1.1音调控制...........................................................................................- 5 -3.1.2音长控制...........................................................................................- 6 -3.1.3乐谱发生器.....................................................................................- 6 -3.1.4音量控制...........................................................................................- 6 -3.2系统结构......................................................................................................- 7 -3.2.1各功能模块概述...............................................................................- 7 -3.2.2系统整体原理框图...........................................................................- 8 -四、详细的程序实现和仿真分析............................................................................- 8 -4.1时钟分频模块..............................................................................................- 8 -4.2乐谱码发生模块..........................................................................................- 9 -4.3乐谱码查表模块........................................................................................- 10 -4.4数控分频模块............................................................................................- 10 -4.5音量放大模块............................................................................................- 11 -4.6顶层模块....................................................................................................- 11 -五、结论..................................................................................................................- 11 -六、个人感想..........................................................................................................- 12 -一、绪论1.1研究背景在电子技术的飞速发展的今天，电子产品的种类越来越多，功能越来越强大，体积越来越小，功耗越来越低。

基于FPGA音乐播放器设计毕业设计

基于FPGA音乐播放器设计毕业设计简介本文档旨在介绍基于FPGA音乐播放器的毕业设计。

我们将使用FPGA技术设计一个音乐播放器，使其能够播放音乐文件，提供音频输出，并具备基本的控制功能。

设计目标1. 实现FPGA音乐播放器的硬件设计。

2. 支持音乐文件的播放和控制功能。

3. 实现音频输出功能。

4. 最大限度地减少功耗和硬件资源使用。

设计方案1. 硬件设计：使用FPGA芯片作为核心，构建音乐播放器的硬件电路。

考虑到资源使用的限制，采用简化的设计方案，保持硬件复杂度的最小化。

2. 控制功能：设计一个简单的用户界面，以便用户可以选择音乐文件并进行控制操作，如播放、暂停、停止等。

3. 音频输出：通过FPGA芯片的音频输出接口，将音乐信号转换为模拟音频信号，并通过扬声器或耳机进行播放。

4. 能耗优化：在设计中尽可能减少功耗，采用优化电路设计和功耗管理策略，以延长电池寿命或减少供电需求。

预期成果通过本毕业设计，预计可以实现一个基于FPGA的音乐播放器，具备基本的音乐播放和控制功能，并提供音频输出。

设计方案将遵循简化策略，以便在有限的资源和功耗约束下实现功能。

时间计划以下是预计的时间计划：- 第一周：调研相关的FPGA音乐播放器设计方案和技术。

- 第二周：设计FPGA音乐播放器的硬件电路。

- 第三周：实现音乐文件的播放和控制功能。

- 第四周：设计音频输出接口并测试音频输出功能。

- 第五周：优化设计，测试并调试整个系统。

- 第六周：完成毕业设计报告的撰写和总结。

参考文献1. 张三，李四。

FPGA音乐播放器设计方法。

《电子技术与软件应用》 2020年，第12期。

2. 王五，赵六。

FPGA音频输出接口设计技术研究。

《电子工程与设计》 2019年，第5期。

以上是基于FPGA音乐播放器设计的毕业设计文档。

请根据需要进行进一步的完善和修改。