我在stm32单片机中如何实现回声抑制算法,采样频率为16000,缓冲区为1024.单声道有例程吗
时间: 2023-05-27 08:01:18 浏览: 73
回声抑制算法常见的实现方式是自适应滤波器,可以使用LMS算法实现。具体步骤如下:
1. 从麦克风采集音频数据,存入一个缓冲区;
2. 将缓冲区的数据分为两部分,一部分作为输入信号x(n),另一部分作为期望输出信号d(n),并进行归一化处理;
3. 初始化自适应滤波器的权值w(n)为0;
4. 通过自适应滤波器的前向通道,将输入信号x(n)与权值w(n)卷积得到预测输出信号y(n);
5. 计算预测误差e(n) = d(n) - y(n);
6. 更新权值w(n+1) = w(n) + μe(n)x(n),其中μ是自适应滤波器的步长;
7. 将缓冲区向前滑动一定的距离,继续从麦克风采集音频数据,重复上述步骤。
下面给出一个使用stm32单片机实现回声抑制算法的例程,代码中采样频率为16000,采样位深度为16位,缓冲区长度为1024,输出为单声道:
```c
#include "stm32f10x.h"
#define SAMPLE_RATE 16000
#define FRAME_SIZE 1024
#define LMS_STEP 0.01
uint16_t frame_buffer[FRAME_SIZE]; // 缓冲区
int16_t output_buffer[FRAME_SIZE]; // 输出缓冲区
float w[FRAME_SIZE] = {0}; // 自适应滤波器权值
float x[FRAME_SIZE] = {0}; // 输入信号
float d[FRAME_SIZE] = {0}; // 目标信号
float err = 0; // 预测误差
float y = 0; // 预测输出
void init_adc(void) {
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)) {}
ADC_StartCalibration(ADC1);
while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)) {}
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}
void init_dac(void) {
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_DAC, ENABLE);
DAC_InitTypeDef DAC_InitStructure;
DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;
DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;
DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);
DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
}
void init_gpio(void) {
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
void init_timer(void) {
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;
TIM_InitStructure.TIM_Period = FRAME_SIZE - 1;
TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = SystemCoreClock / (SAMPLE_RATE * FRAME_SIZE) - 1;
TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStructure);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
void init_interrupt(void) {
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void init_lms(void) {
for (int i = 0; i < FRAME_SIZE; i++) {
w[i] = 0;
x[i] = 0;
d[i] = 0;
}
}
void update_lms(void) {
for (int i = 0; i < FRAME_SIZE; i++) {
x[i] = frame_buffer[i] / 32768.0; // 归一化处理
d[i] = x[i]; // 目标信号为输入信号的延迟版本
y = 0;
for (int j = 0; j < FRAME_SIZE; j++) {
y += w[j] * x[i - j]; // 预测输出
}
err = d[i] - y; // 预测误差
for (int j = 0; j < FRAME_SIZE; j++) {
w[j] += LMS_STEP * err * x[i - j]; // 权值更新
}
output_buffer[i] = y * 32768.0; // 输出缓冲区
}
}
void TIM2_IRQHandler(void) {
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) {
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); // 以下为示例代码,可以根据自己的需求修改
for (int i = 0; i < FRAME_SIZE; i++) {
frame_buffer[i] = ADC_GetConversionValue(ADC1);
}
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
update_lms();
for (int i = 0; i < FRAME_SIZE; i++) {
DAC_SetChannel1Data(DAC_Align_12b_R, output_buffer[i]);
}
}
}
int main(void) {
init_adc();
init_dac();
init_gpio();
init_timer();
init_interrupt();
init_lms();
while (1) {
}
}
```
以上代码仅为示例,具体实现要根据具体场景进行修改。同时需要注意以下几点:
1. 为了减少ADC采样时的噪声,可以在ADC输入端加入一个低通滤波器;
2. 当ADC采样时需要在另一个引脚上输出一个频率高于采样频率的时钟信号,以便让外部电路采集采样时的状态;
3. 当DAC输出时需要根据具体情况判断是否需要用低通滤波器降低高频信号的干扰;
4. 当使用USB等外部设备时,需要在中断处理函数中添加数据读取和发送的代码。