Implementació d’un filtre d’àudio digital utilitzant una FPGA i un microcontrolador

Abstract

En el present projecte es pretén mostrar com treballen conjuntament un microcontrolador, una FPGA i un mòdul de memòria RAM. Per a fer-ho utilitzarem la placa de proves XESS XS40 que incorpora, entre altres, els components esmentats. A part, introduirem un altre component, els convertidors analògic digital i digital analògic, ja que el microcontrolador no disposa de convertidors. Aquest projecte servirà com a manual per a alumnes que vulguin fer servir aquest sistema complet. Dissenyarem un hardware amb els convertidors per a poder treballar amb la placa XS40. Ambdues plaques aniran connectades mitjançant els 84 pins de què disposa la XS40. Per a fer el disseny del hardware utilitzarem el software Altium Designer. Com a exemple implementarem un filtre digital d’àudio de 16 bits a partir d’un senyal analògic d’entrada i obtenint un senyal analògic de sortida. El hardware que dissenyarem serà l’encarregat de convertir els senyals i la placa XS40 farà el processament del senyal digital. Un cop tenim el hardware, tenint així el sistema preparat per poder fer els diferents filtrats d’àudio digital, farem els diferents càlculs dels coeficients del nostre filtre i les simulacions corresponents amb l’eina Matlab. Farem servir l’eina que Xilinx proporciona per poder construir el bloc de la FPGA que ens permetrà mantenir la comunicació necessària amb el microcontrolador i els convertidors. La programació de la FPGA es realitzarà amb ABEL. El microcontrolador estarà programat en ensamblador. Aquest serà l’encarregat de donar la informació a la FPGA mitjançant la memòria RAM. La FPGA, que és més ràpida, realitzarà els càlculs de filtrat.