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

简介: 本项目展示了DM编解码算法的实现与测试结果。FPGA测试结果显示为T1,Matlab仿真结果为T2。使用软件版本为Matlab 2022a和Vivado 2019.2。核心程序包含详细中文注释和操作视频。DM编解码通过比较信号样本差值进行编码,适用于音频等低频信号处理。硬件结构包括编码器(采样器、减法器、比较器)和解码器(解码器、积分器)。

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;
AI 代码解读

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。
AI 代码解读

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

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