音頻信號采集與AGC算法的DSP設計方案

　　音頻AGC算法的實現(xiàn)

　　AGC算法

　　使放大電路的增益隨信號強度的變化而自動調(diào)整的控制方法，就是AGC-自動增益控制。實現(xiàn)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實現(xiàn)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(jù)輸入音頻信號水平自動動態(tài)地調(diào)整增益的機制。當音量(無論是捕捉到的音量還是再現(xiàn)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(fā)生。另一方面，如果捕捉到的音量太低時，系統(tǒng)將自動提高增益。當然，增益的調(diào)整不會使音量超過用戶在調(diào)節(jié)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(xiàn)過程

　　首先從串口獲取音頻數(shù)據(jù)，它是16位的整型數(shù)，一般來說，這些數(shù)都是比較小的，通過AGC算法將輸入的音頻數(shù)據(jù)投影在一個固定區(qū)間內(nèi)，從而使得不論輸入的數(shù)據(jù)點數(shù)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(shù)據(jù)最大值與原來的峰值進行比較，如果有新的峰值出現(xiàn)就計算新的增益系數(shù)；另一方面在一定的時間周期內(nèi)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(shù)。這個增益系數(shù)是相對穩(wěn)定的。當音量加大時，信號峰值會自動增加，從而增益系數(shù)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(shù)上升。最后輸出的數(shù)據(jù)乘以新增益系數(shù)后映射到音頻信號輸入的投影區(qū)間內(nèi)。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(shù)，初始值為1；maxAGC_in是增益峰值，初始值為0；time是采樣點計數(shù)，門限值為4096；AGC_in是新的音頻數(shù)據(jù)，MAXArrIn是新的音頻增益峰值；映射區(qū)間【-20000，20000】。

　　整個系統(tǒng)的軟件部分為5人模塊。系統(tǒng)主函數(shù)main( )、CMD文件、中斷向量表、DSP5402頭文件和專為C語言開發(fā)的庫函數(shù)rtdx.lib。其中主函數(shù)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(nèi)部12個可編程寄存器設置)及算法程序等。

　　在CCS2.0集成開發(fā)環(huán)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(zhí)行目標文件*.out，通過仿真器將執(zhí)行目標文件*.out下載到系統(tǒng)板上，經(jīng)過調(diào)試、編譯并運行，以音樂作為音頻信號源輸入到系統(tǒng)板上。

　　結語

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