1 硬件需求介紹

　　圖 1 卡拉 ok 硬件系統

　　1）麥克風（microphone）

　　2）音頻 ADC --PCM1080 或其他音頻 ADC

　　3）FPGA -- 卡拉 ok 系統

　　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

　　–數據格式：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 的動態范圍、SNR 以及 THD 的表現：

　　圖 3 PCM5102A 框圖

　　3 FPGA 硬件系統介紹

　　圖 4 fpga 內部音頻算法系統

　　音頻模擬信號經過音頻 adc 采集后轉化為數字信號通過 I2S 送入 FPGA，FPGA 內部可做均衡器算法，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 的接收與發送

　　1）i2s 概述

　　I2S（Inter—IC Sound）總線， 又稱 集成電路內置音頻總線，是飛利浦公司為數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而制定的一種總線標準，該總線專門用于音頻設備之間的數據傳輸，廣泛應用于各種多媒體系統。I2S 采用了沿獨立的導線傳輸時鐘與數據信號的設計，通過將數據和時鐘信號分離，避免了因時差誘發的失真，為用戶節省了購買抵抗音頻抖動的專業設備的費用。

　　在飛利浦公司的 I2S 標準中，I2S 主要有三個信號。

　　1. 位時鐘 BICK（也叫串行時鐘 SCLK），即對應數字音頻的每一位數據，BCLK 都有 1 個脈沖。BCLK 的頻率=2×采樣頻率×采樣位數。

　　2. 幀時鐘 LRCK，（也稱 WS），用于切換左右聲道的數據。LRCK 為“1”表示正在傳輸的是右聲道的數據，為“0”則表示正在傳輸的是左聲道的數據。LRCK 的頻率等于采樣頻率。

　　3. 串行數據 SDATA，就是用二進制補碼表示的音頻數據。

　　有時為了使系統間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個信號 MCLK，稱為主時鐘，也叫系統時鐘（Sys Clock），是采樣頻率的 256 倍或 384 倍。隨著技術的發展，在統一的 I2S 接口下，出現了多種不同的數據格式。根據 SDATA 數據相對于 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 LRCK 的傳輸。

　　I2S 模式：SDATA 的 MSB 在 BCLK 的第二個上升獲得根據 LRCK 的傳輸。

　　右對齊模式。