基于FPGA的信号DM编解码实现,包含testbench和matlab对比仿真

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1.算法运行效果图预览

(完整程序运行后无水印)

 

FPGA测试结果如下:

image.png

matlab对比仿真结果如下:

 

image.png

 

2.算法运行软件版本

matlab2022a

 

vivado2019.2

 

3.部分核心程序

(完整版代码包含详细中文注释和操作步骤视频)

  ``timescale 1ns / 1ps

//

// Company:

// Engineer:

//

// Create Date: 2024/11/25 22:19:00

// Design Name:

// Module Name: TEST

// Project Name:

// Target Devices:

// Tool Versions:

// Description:

//

// Dependencies:

//

// Revision:

// Revision 0.01 - File Created

// Additional Comments:

//

//

 

 

module TEST();

 

reg i_clk;

reg i_rst;

wire signed[9:0]o_x;

wire signed[9:0]o_dm_enc;

wire signed[9:0]o_dm_dec;

wire signed[9:0]o_filter;

 

tops_DM tops_DMu(

.i_clk    (i_clk),

.i_rst    (i_rst),

.o_x      (o_x),

.o_dm_enc (o_dm_enc),

.o_dm_dec (o_dm_dec),

.o_filter (o_filter)

    );

 

initial

begin

    i_clk = 1'b1;

    i_rst = 1'b1;

 

    #1000

    i_rst = 1'b0;

end

 

always #5 i_clk=~i_clk;

endmodule`  

4.算法理论概述

       信号 DM 编解码是一种简单而有效的模拟信号数字化方法,主要用于音频和其他低频信号的处理。它的基本思想是通过比较当前信号样本与预测信号样本之间的差值(增量)来进行编码,在接收端再根据编码信息恢复出原始信号的近似值。这种方法在通信和信号处理领域有着广泛的应用,尤其适用于对带宽要求不高、信号变化相对缓慢的情况。

  image.png

 

       在语音通信系统中,DM 编解码可以用于将语音信号数字化,以便在数字通信信道中传输。由于语音信号的频率范围相对较窄,变化相对缓慢,DM 编解码能够在较低的带宽要求下提供可接受的语音质量。

 

1.编码器硬件结构

       在硬件实现中,DM 编码器主要包括采样器、减法器、比较器和编码器。采样器用于对原始模拟信号进行采样,得到离散信号样本。减法器用于计算预测误差,比较器根据量化规则判断的正负,编码器则将比较器的输出(或)转换为数字编码信号。

 

image.png

 

2.解码器硬件结构

       DM 解码器主要包括解码器和积分器。解码器将接收到的数字编码信号还原为或的信号,积分器则根据这些信号进行累积,恢复出原始信号的近似值。

image.png