CVSD算法分析及其在FPGA中的實現

3 CVSD算法在FPGA中的實現
3．1 硬件實現框圖
考慮到實際需求，采用了通用性較強的A／D，D／A元器件和FPGA器件。該硬件可以同時實現3路CVSD編譯碼算法，一路采用FPGA(XC3S1500)實現，兩路采用專用芯片實現；同時編譯碼之間可以通過FPGA內部邏輯控制互相通信。在FPGA內設計實現了CVSD編譯碼算法，在該器件內融合多種控制功能，可以在線編程、方便調試。

音頻信號在進行A／D采樣之前，為了防止帶外信號進入，首先進行低通濾波；再通過高倍時鐘進行采樣得到數字信號進入FPGA進行編譯碼處理。譯碼過后的信號通過D／A輸出模擬信號，該信號再經過低通濾波器后輸出，得到音頻信號。

3．2 CVSD算法實現框圖
在FPGA內部算法實現上，采用了“自頂向下”的設計方法，即根據要求的功能先設計出頂層的原理圖，該圖由若干個功能模塊組成。再把各個模塊細化為子模塊，各子模塊的功能采用電路圖實現，也可用硬件描述語言實現。設計中頂層采用原理圖實現，子模塊采用VHDL硬件描述語言實現，利用ISE自帶的IP Core乘法器，經過綜合和優化等過程，最終將程序下載到芯片中，使用在線邏輯分析儀ChipScope Pro進行邏輯和功能測試分析。

3．3 CVSD算法的仿真
以正弦單音輸入信號為例，利用信號源產生信號幅度O．5 Vpp，頻率fin(t)=1 kHz的正弦信號作為測試信號，在FPGA中利用高倍時鐘產生fs(t)=64 kHz的采樣時鐘。對輸入A／D的音頻信號采用專用低通濾波芯片進行了濾波。D／A輸出的信號包含了許多不必要的高次諧波分量，因此也采用低通濾波器對其進行了平滑濾波。