音頻信號采集與AGC算法的DSP實現方案

AGC算法

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

音頻AGC是音頻自動增益控制算法，更為準確的說是峰值自動增益控制算法，是一種根據輸入音頻信號水平自動動態地調整增益的機制。當音量(無論是捕捉到的音量還是再現的音量)超過某一門限值，信號就會被限幅。限幅指的是音頻設備的輸出不再隨著輸入而變化，輸出實質上變成了最大音量位置上的一條水平線；當檢測到音頻增益達到了某一門限時，它會自動減小增益來避免限幅的發生。另一方面，如果捕捉到的音量太低時，系統將自動提高增益。當然，增益的調整不會使音量超過用戶在調節向導中設置的值。圖3是音頻AGC算法的結構框圖。

AGC算法的實現過程

首先從串口獲取音頻數據，它是16位的整型數，一般來說，這些數都是比較小的，通過AGC算法將輸入的音頻數據投影在一個固定區間內，從而使得不論輸入的數據點數值大小都會等比例地向這個空間映射。一方面將獲得的音頻數據最大值與原來的峰值進行比較，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間周期內獲取一個新的峰值，這個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。這個增益系數是相對穩定的。當音量加大時，信號峰值會自動增加，從而增益系數自動下降；當音量減小時，新的峰值會減小并且取代原來的峰值，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是采樣點計數，門限值為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頭文件和專為C語言開發的庫函數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個可編程寄存器設置)及算法程序等。

在CCS2.0集成開發環境下，采用*.c語言和*.asm語言相結合的方式編寫程序。將編寫的程序*.c、*.asm和鏈接程序*.cmd文件編譯鏈接后生成執行目標文件*.out，通過仿真器將執行目標文件*.out下載到系統板上，經過調試、編譯并運行，以音樂作為音頻信號源輸入到系統板上。

結語

這套完整的音頻信號采集和處理系統已經應用于實際的音頻設備中。