音頻信號采集與AGC算法的DSP實(shí)現方案

AGC算法

使放大電路的增益隨信號強度的變化而自動(dòng)調整的控制方法，就是AGC-自動(dòng)增益控制。實(shí)現AGC可以是硬件電路，即AGC閉環(huán)電子電路，也可以是軟件算法。本文主要討論用軟件算法來(lái)實(shí)現音頻信號的AGC。

音頻AGC是音頻自動(dòng)增益控制算法，更為準確的說(shuō)是峰值自動(dòng)增益控制算法，是一種根據輸入音頻信號水平自動(dòng)動(dòng)態(tài)地調整增益的機制。當音量(無(wú)論是捕捉到的音量還是再現的音量)超過(guò)某一門(mén)限值，信號就會(huì )被限幅。限幅指的是音頻設備的輸出不再隨著(zhù)輸入而變化，輸出實(shí)質(zhì)上變成了最大音量位置上的一條水平線(xiàn)；當檢測到音頻增益達到了某一門(mén)限時(shí)，它會(huì )自動(dòng)減小增益來(lái)避免限幅的發(fā)生。另一方面，如果捕捉到的音量太低時(shí)，系統將自動(dòng)提高增益。當然，增益的調整不會(huì )使音量超過(guò)用戶(hù)在調節向導中設置的值。圖3是音頻AGC算法的結構框圖。

AGC算法的實(shí)現過(guò)程

首先從串口獲取音頻數據，它是16位的整型數，一般來(lái)說(shuō)，這些數都是比較小的，通過(guò)AGC算法將輸入的音頻數據投影在一個(gè)固定區間內，從而使得不論輸入的數據點(diǎn)數值大小都會(huì )等比例地向這個(gè)空間映射。一方面將獲得的音頻數據最大值與原來(lái)的峰值進(jìn)行比較，如果有新的峰值出現就計算新的增益系數；另一方面在一定的時(shí)間周期內獲取一個(gè)新的峰值，這個(gè)峰值就具有檢測性能，又與原峰值比較，然后就計算新的增益系數。這個(gè)增益系數是相對穩定的。當音量加大時(shí)，信號峰值會(huì )自動(dòng)增加，從而增益系數自動(dòng)下降；當音量減小時(shí)，新的峰值會(huì )減小并且取代原來(lái)的峰值，從而使峰值下降，使增益系數上升。最后輸出的數據乘以新增益系數后映射到音頻信號輸入的投影區間內。

圖4是音頻信號AGC算法的程序流程圖。

AGC_Coff是初始增益系數，初始值為1；maxAGC_in是增益峰值，初始值為0；time是采樣點(diǎn)計數，門(mén)限值為4096；AGC_in是新的音頻數據，MAXArrIn是新的音頻增益峰值；映射區間【-20000，20000】。

整個(gè)系統的軟件部分為5人模塊。系統主函數main( )、CMD文件、中斷向量表、DSP5402頭文件和專(zhuān)為C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的庫函數rtdx.lib。其中主函數部分是核心，主要包括：DSP器件初始化、MCBSP1初始化、MCBSP0初始化、AIC23初始化(內部12個(gè)可編程寄存器設置)及算法程序等。

在CCS2.0集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，采用*.c語(yǔ)言和*.asm語(yǔ)言相結合的方式編寫(xiě)程序。將編寫(xiě)的程序*.c、*.asm和鏈接程序*.cmd文件編譯鏈接后生成執行目標文件*.out，通過(guò)仿真器將執行目標文件*.out下載到系統板上，經(jīng)過(guò)調試、編譯并運行，以音樂(lè )作為音頻信號源輸入到系統板上。

結語(yǔ)

這套完整的音頻信號采集和處理系統已經(jīng)應用于實(shí)際的音頻設備中。