通信技术毕业论文
2.3 quartus II软件及NiosII软件介绍 2.3.1 quartus Ⅱ软件介绍
Quartus II 是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。 Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。 Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
此外，Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。
2.3.2 NiosⅡ软件介绍
Nios II系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器，其性能超过200DMIPS，在Altera FPGA中实现仅需35美分。Altera的Stratix 、Stratix GX、 Stratix II和 Cyclone系列FPGA全面支持Nios II处理器，以后推出的FPGA器件也将支持Nios II。Nios II系列包括3种产品，分别是：Nios II/f（快速）——最高的系统性能，中等FPGA使用量；Nios II/s（标准）——高性能，低FPGA使用量；Nios II/e(经济)——低性能，最低的FPGA使用量。这3种产品具有32位处理器的基本结构单元——32位指令大小，32位数据和地址路径，32位通用寄存器和32个外部中断源；使用同样的指令集架构（ISA），100%二进制代码兼容，设计者可以根据系统需求的变化更改CPU，选择满足性能和成本的最佳方案，而不会影响已有的软件投入。 特别是，Nios II系列支持使用专用指令。专用指令是用户增加的硬件模块，它增加了算术逻辑单元（ALU）。用户能为系统中使用的每个Nios II处理器创建多达256个专用指令，这使得设计者能够细致地调整系统硬件以满足性能目标。专用指令逻辑和本身Nios II指令相同，能够从多达两个源寄存器取值，可选择将结果写回目标寄存器。同时，Nios II系列支持60多个外设选项，开发者能够选择合适的外设，获得最合适的处理器、外设和接口组合，而不必支付根本不使用的硅片功能。
Nios II系列能够满足任何应用32位嵌入式微处理器的需要，客户可以将第一代Nios处理器设计移植到某种Nios II处理器上，Altera将长期支持现有FPGA系列上的第一代Nios处理器。另外，Altera提供了一键式移植选项，可以升级至Nios II系列。Nios II处理器也能够在HardCopy器件中实现，Altera还为基于Nios II处理器的系统提供ASIC的移植方式。
8
通信技术毕业论文
Nios II处理器具有完善的软件开发套件，包括编译器、集成开发环境（IDE）、JTAG调试器、实时操作系统（RTOS）和TCP/IP协议栈。设计者能够用Altera Quartus II开发软件中的SOPC Builder系统开发工具很容易地创建专用的处理器系统，并能够根据系统的需求添加Nios II处理器核的数量。 使用Nios II软件开发工具能够为Nios II系统构建软件，即一键式自动生成适用于系统硬件的专用C/C++运行环境。Nios II集成开发环境（IDE）提供了许多软件模板，简化了项目设置。此外，Nios II开发套件包括两个第三方实时操作系统（RTOS）——MicroC/OS-II(Micrium)，Nucleus Plus(ATI/Mentor)以及供网络应用使用的TCP/IP协议栈。
在FPGA中使用软核处理器比硬核的优势在于，硬核实现没有灵活性，通常无法使用最新的技术。随着系统日益先进，基于标准处理器的方案会被淘汰，而基于Nios II处理器的方案是基于HDL源码构建的，能够修改以满足新的系统需求，避免了被淘汰的命运。将处理器实现为HDL的IP核，开发者能够完全定制CPU和外设，获得恰好满足需求的处理器。
Altera公司推出的Nios嵌入式处理器软核，通过软件编程的方法可灵活地实现嵌入式处理器的功能，并且针对FPGA进行性能优化，可大大提高系统性能。它还具有片上调试功能，便于系统的设计和调试。Nios嵌入处理器软核在国外已广泛应用于通信、家电和控制等众多领域。
2.3.3以数码管闪烁控制为例介绍quartus II软件及NiosII软件
1.Quartus II 新建一个工程名，工程名\。 2.\→ \打开SOPC Builder。
3.\ 选VHDL。一个包含“数码管控制器”的最小系统至少由3部分组成：CPU必不可少，RAM存储代码，还有刚才设计的\。
4. 加入\，选\，精简型够用了。 5. 加入\Memory\，类型选\，位宽默认\bits\，\Memory\选\，等会儿软件要占用四十多K空间。 6.加入\。
7. 将这三个组件的名称改好看点，然后设定RAM的基地址为\，再右键锁定基地址，如图：
9
通信技术毕业论文
8.由于刚才人为改动了地址分配，弄乱了，让系统自动再分配一次，当然被锁定的RAM基地址是不会变的。\→\。最终系统组件列表如下：
9.点击\生成nios系统，回到Quartus II。 10.新建一个顶层文件\→\→\Diagram/Schematic File\，引入nios II系统，增加输入输出引脚。然后，\→\Assignment\，添加引脚分配文件
11.编译，查看编译报告
12.硬件部分已经搞定，关掉Quartus II，打开Nios II IDE，切换到工作目录下。
13.\→\→\，\选择\
14.改动hello_world.c，代码的功能为：先初始化数码管，等待2秒钟，再进行0-9的循环，循环过程中穿插2秒钟的清屏。SEG7_BASE的宏定义在system.h中，实际上就是在SOPC Builder中的seg7_avalon的基地址0x00010800。 15.\→\，得到编译报告. 16.下载到DE2板上，运行，数码管不停地闪啊闪。
3 语音信号处理
3.1数字信号处理
数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。
数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。
数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT)，是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT)，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。
10
通信技术毕业论文
3.1.1傅里叶变换
傅里叶指出，一个任意的周期函数x(t)都可以分解为无穷多个不同频率正弦信号的和，这即是傅里叶级数。求解傅里叶系数的过程就是傅里叶变换。这是由法国工程师傅里叶1822年提出的。 根据信号的连续性、离散性、周期性、非周期性，傅里叶变换可以分为四种不同的形式。
3.1.1.1连续时间非周期信号
连续时间周期信号x(t)在频域中得到的是连续非周期的频谱密度函数:
3.1.1.2 连续时间周期信号
连续时间周期信号x(t)当满足狄里克雷条件时在频域中得到的是离散非周期的傅
里叶级数，傅里叶变换的系数为x(kΩ)，是离散非周期函数。变换式为：
3.1.1.3 离散时间非周期信号
离散时间非周期信号也称为序列，变换式为：
3.1.1.4 离散时间周期信号
离散时间周期信号又称为离散傅里叶变换：
3.1.1.5 快速傅里叶变换（FFT）
令，则长度为N的有限长序列
x(n)
的DFT为：
1.基2时间抽取碟形运算的信号流程图
11
通信技术毕业论文
2.基2时间抽取8点碟形运算的信号流程图
3.2 语音信号处理
语音信分析的目的就是在于方便有效地提取并表示语音信号所携带的信息，是语音信号处理的前提和基础，只有分析出可表示语音信号特征的参数，才有可能利用这些参数进行高效的语音通信、语音合成和语音识别等处理。
一般的，语音处理的目的有两种：1.对语音信号进行分析，提取特征参数。如：语音编码中需要判断语音的清浊音特征并提取浊音的基因周期；语音识别中需要提取符合人耳听觉特性的到普参数等。2.加工语音信号，如：语音增强中对含噪语音进行背景噪声抑制，以获得相对干净的语音；在语音合成中需要对分段语音进行拼接平滑，获得主观音质较好的合成语音。
根据所分析出的参数的性质的不同可以分为：时域分析、频域分析、倒谱分析、线性预测分析等；
根据分析方法的不同：模型分析方法和非模型分析方法
不论是分析怎样的参数以及采用什么分析方法。在按帧进行语音分析，提取语音参数之前，有一些经常使用的、共同的短时分析技术必须预先进行。如：语音信号的数字化、语音信号的端点检测、预加重、加窗和分帧等，这些是不可忽视的语音信号分析的关键技术。
12