基于ARM的低功耗语音去噪系统设计

司的TPS79133芯片， 其具有输出电压稳定、纹波小等特点。

2.3 信号调理模块设计

输入为语音信号，经麦克风转换为电压信号，但这种电压信号很徽弱，一般为几十毫伏，需要经过放大才能被A／D有效采集，为了提高放大后信号的信噪比，在放大前端应对信 号进行滤波处理，语音信号分布在300～3400 Hz之间，因此可对输入信号进行低通率波。又由于谱减算法的特性，去噪后信号的幅度较去噪前信号的幅度减小很多，所以对去噪后的语音信号也应当放大和滤波 处理。

本系统采用飞思卡尔半导体公司的MC34119集成运放，该芯片具有宽电压输入(2.0～16 V)、对语音信号具有自适应增益功能以及不需外部加直流偏置等特点。由于LPC1756内部A／D和D／A参考电压为3.3 V，因此运放的输入(参考)电压也应为3.3 V，信号增益是通过反馈电阻与输入电阻之比来确定。即：

Gain=RF／RI (7)

在本系统中，输入增益设为10倍，输出增益设为3倍。低通滤波器采用美信半导体公司MAX7427集成芯片，该芯片具有功耗低(仅需0.8 mA)、外围电路简单等特点，且通过外接振荡电容来计算上限截止频率，适用频率范围1～12000 Hz，符合本系统频率范围。

3 系统整体框架

语音信号频率范围为300～3400Hz，根据奈奎斯特采样定理，采样率至少为信号频率的两倍时，信号才能被不失真采集。在本系统中，采样率是通过 LPC1756内部的32位高精度定时器模块来控制，每间隔125μs对A／D转换结果进行一次读数，即采样率设定为8 000 Hz，读取的数据通过DMA模块传输至预处理地址中，这样提高了CPU的处理效率。同理，为了保证输入输出的同步性，在定时器中断函数里，每采集一个信号 点，就必须输出一个信号点。为了提高CPU利用率，去噪后的语音信号也是通过DMA通道传输。在信号的采集与输出端，均通过放大滤波电路，都是为了提高语 音信号的信噪比。在滤波电路中，截止频率设定为4 000 Hz。其实物的PCB布线如图3所示。

4 系统测试结果

在上述设计的条件下，输入电压为26 V(DC)的情况下，系统正常工作时，所耗电流为20 mA，满足低功耗的要求。对系统去噪效果进行主观试听，分别试听了0 dB、3 dB、5 dB、10 dB和20 dB情况下带噪语音经过系统后的去噪效果，听者都认为系统的去噪效果良好，有较好的语音自然度和清晰度。

3dB带噪语音去噪前后示波器对比图如图4所示。

如图4所示，示波器上通道1(上半部分)显示的是去噪后的语音信号，通道2(下半部分)显示的是去噪前的3dB带噪语音信号。

5 结束语

文中基于ARM处理器，设计出了具有低功耗的语音去噪系统。用C语言编程将谱减算法成功移植到ARM平台上，并且效果较好。谱减算法在语音去噪应用中非常成 熟，因此本文着重介绍了该系统的硬件设计，与传统的基于DSP的系统设计相比，大大降低了系统功耗和成本，为以后的低功耗和高性价比系统设计提供了一种很 好的思路和方法。