[發(fā)明專利]基于System Generator的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910525007.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN110267162B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏榕山;王萬金;林鋮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H04R3/00
• 分類號(hào): H04R3/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種基于System Generator的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器。包括System Generator模塊、4個(gè)Gateway_Out模塊、scope模塊、數(shù)字音頻信號(hào)模塊、16倍插值濾波器、4階ΔΣ調(diào)制器、數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器，所述System Generator模塊用于給定整個(gè)系統(tǒng)控制和仿真的參數(shù)，并用于工程文件的配置與生成。本發(fā)明利用Xilinx System Generator工具，通過圖像化界面能夠快速搭建系統(tǒng)模型，并通過仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的性能；將開發(fā)人員從底層枯燥的代碼編寫中解脫出來，加快數(shù)字系統(tǒng)開發(fā)流程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于System Generator的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

近年來，互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)和人工智能(AI)爆發(fā)式的研究熱潮帶來了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展。智能家居音頻、無線耳機(jī)等便攜式音頻產(chǎn)品已成為日常生活的必備品。音頻功率放大器是音頻產(chǎn)品的重要組成部分，它的性能直接影響音頻產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。一個(gè)多世紀(jì)以來，無數(shù)科學(xué)家和研究學(xué)者致力于追求高保真、高功率、高效率和小體積的音頻放大器。目前，D類音頻放大器因其具備高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于便攜式產(chǎn)品中。傳統(tǒng)的D類音頻放大器處理的音頻信號(hào)均為模擬音頻信號(hào)，但是隨著數(shù)字化存儲(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致目前絕大多數(shù)的音頻信號(hào)為數(shù)字音源。因此，研究學(xué)者們致力于研究能夠直接兼容數(shù)字音源的高保真、高效率的D類數(shù)字音頻放大器。

D類數(shù)字音頻放大器一般由音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模擬重構(gòu)級(jí)組成。音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成PWM信號(hào)，然后由模擬重構(gòu)級(jí)還原音頻信號(hào)并進(jìn)行功率放大，從而驅(qū)動(dòng)喇叭或者揚(yáng)聲器。一般來說，音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以通過全數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)，但是直接通過硬件描述語言(HDL)對(duì)音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行描述的方法較為繁瑣，工程量巨大，存在一定的困難與挑戰(zhàn)。

另外，System Generator是Xilinx公司基于MATLAB Simulink仿真環(huán)境開發(fā)的一個(gè)用于數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的設(shè)計(jì)工具。通過將Xilinx公司開發(fā)的一些設(shè)計(jì)模塊，包括加法器、乘法器、濾波器等，集成到Simulink的仿真庫(kù)中，使得設(shè)計(jì)者可以在Simulink開發(fā)環(huán)境中通過圖形化界面調(diào)用這些模塊來完成定點(diǎn)的系統(tǒng)建模與仿真，在完成驗(yàn)證之后，可以直接生成Verilog或VHDL的工程文件，該工程文件可以直接在ISE或Vivado等數(shù)字電路開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行RTL行為級(jí)仿真或者綜合后仿真，從而完成算法的硬件化，也可以直接生成比特流文件，可下載到FPGA板上，從而加快DSP系統(tǒng)的開發(fā)速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于System Generator的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在實(shí)現(xiàn)高性能數(shù)字?jǐn)?shù)字電路設(shè)計(jì)的同時(shí)，能夠有效加快DSP系統(tǒng)的開發(fā)速度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于System Generator的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括System Generator模塊、4個(gè)Gateway_Out模塊、scope模塊、數(shù)字音頻信號(hào)模塊、16倍插值濾波器、4階ΔΣ調(diào)制器、數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器，所述16倍插值濾波器的輸入端連接數(shù)字音頻信號(hào)模塊的輸出端，16倍插值濾波器模塊的輸出端與4階ΔΣ調(diào)制器模塊的輸入端連接，4階ΔΣ調(diào)制器模塊的輸出端與數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的輸入端連接，數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的輸出端與第四Gateway_Out模塊的輸入端連接，第一Gateway_Out模塊的輸入端與16倍插值濾波器模塊的輸入端連接，第二Gateway_Out模塊的輸入端與4階ΔΣ調(diào)制器模塊的輸入端連接，第三Gateway_Out模塊的輸入端與數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器的輸入端連接，第一至第四Gateway_Out模塊的輸出端分別與scope模塊連接，所述System Generator模塊用于給定整個(gè)系統(tǒng)控制和仿真的參數(shù)，并用于工程文件的配置與生成。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述數(shù)字音頻信號(hào)模塊包括Counter模塊、ROM模塊和輸出端子，ROM模塊的輸入端與Counter模塊連接，ROM模塊的輸出端與輸出端子相連接；數(shù)字音頻信號(hào)模塊將一個(gè)周期內(nèi)數(shù)字音頻信號(hào)存儲(chǔ)在ROM模塊，通過采取正弦查表的方式讀取數(shù)字音頻信號(hào)，Counter模塊提供讀取時(shí)的控制信號(hào)。