時(shí)間 |
課程大綱 |
第一部分 |
學(xué)習(xí)目標(biāo) |
第一天的課程首先介紹數(shù)字信號(hào)處理的基本概念,重點(diǎn)講述常用數(shù)字信號(hào)處理模塊的FPGA實(shí)現(xiàn),通過硬件描述語言對(duì)這些模塊的描述和驗(yàn)證,幫助學(xué)員加深對(duì)算法硬件實(shí)現(xiàn)的認(rèn)識(shí)。通過對(duì)Matlab和Simulink使用方法的介紹,幫助學(xué)員掌握重要的數(shù)字信號(hào)處理工具的使用方法。 |
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1. 數(shù)字信號(hào)處理的FPGA解決方案及設(shè)計(jì)流程
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本節(jié)將介紹利用FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì),對(duì)比常規(guī)數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)流程和基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)流程的異同點(diǎn),使學(xué)員了解Altera的數(shù)字信號(hào)處理解決方案及設(shè)計(jì)流程。
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本節(jié)要點(diǎn):
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1.1?基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)
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1.2?數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)流程
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1.3?基于FPGA的解決方案及設(shè)計(jì)流程
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1.4?基于DSP Builder的設(shè)計(jì)流程
2. 常見算術(shù)運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)
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本節(jié)將介紹FPGA中數(shù)的表示方法,幫助學(xué)員理解定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的表示方法,掌握基本的算術(shù)運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?數(shù)的表示,定點(diǎn)數(shù)及浮點(diǎn)數(shù)
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2.2?常見算術(shù)運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)(加/減/乘/除)
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2.3?CORDIC算法
3. 數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)及其FPGA實(shí)現(xiàn)
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本節(jié)將重點(diǎn)介紹幾種常用的數(shù)字信號(hào)處理方法,并給出其硬件語言描述方法和Altera IP核實(shí)現(xiàn)方法,為使用FPGA進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理打下基礎(chǔ)。
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本節(jié)要點(diǎn):
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3.1?NCO的FPGA實(shí)現(xiàn)
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3.2?FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)
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3.3?FIR的FPGA實(shí)現(xiàn)
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3.4?CIC的FPGA實(shí)現(xiàn) |
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1. 常見算術(shù)運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)及仿真訓(xùn)練
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本節(jié)通過學(xué)員動(dòng)手及進(jìn)行實(shí)驗(yàn),掌握常見的算術(shù)運(yùn)算的FPGA實(shí)現(xiàn)方法,熟悉QuartusII,Synplify,Modelsim等常用工具的使用方法,為課程的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
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本節(jié)要點(diǎn)
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1.1?QuartusII/Synplify/Modelsim工具使用
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1.2?常見算術(shù)運(yùn)算的Verilog實(shí)現(xiàn)與仿真
2. 典型數(shù)字信號(hào)處理算法實(shí)現(xiàn)及仿真訓(xùn)練
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本節(jié)由學(xué)員動(dòng)手完成幾個(gè)典型數(shù)字信號(hào)處理算法實(shí)驗(yàn),掌握在QuartusII中生成及例化IP的方法,掌握利用Modelsim進(jìn)行IP核仿真的方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?DSP Builder使用方法
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2.2?Modelsim仿真庫編譯方法
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2.3?典型數(shù)字信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn)與仿真 |
第二部分 |
學(xué)習(xí)目標(biāo) |
第二天的課程將對(duì)Matlab和Simulink的使用方法進(jìn)行介紹,對(duì)MATLAB基本操作,MATLAB語言,Simulink建模方法進(jìn)行深入淺出的講解,幫助學(xué)員掌握重要的數(shù)字信號(hào)處理工具的使用方法 |
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1. MATLAB基礎(chǔ)
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本節(jié)為學(xué)員介紹MATLAB的基礎(chǔ)知識(shí),使學(xué)員了解MATLAB工具的強(qiáng)大功能,學(xué)會(huì)MATLAB界面操作及常用操作命令。
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本節(jié)要點(diǎn):
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1.1?MATLAB概述,仿真原理概述
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1.2?MATLAB集成開發(fā)環(huán)境
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1.3?矩陣運(yùn)算/線性方程組/繪圖/文件操作命令
2. MATLAB語言
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本節(jié)為學(xué)員介紹較為深層的MATLAB內(nèi)容,包括腳本,函數(shù),M語言語法,M程序調(diào)試等,使學(xué)員掌握這種高效的工程計(jì)算語言,為進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的算法開發(fā)打下基礎(chǔ)。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?M文件:M腳本文件、M函數(shù)文件
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2.2?M程序語法:運(yùn)算符及控制結(jié)構(gòu)
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2.3?M程序的調(diào)用及調(diào)試
3. Simulink基礎(chǔ)
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本節(jié)為學(xué)員介紹使用Simulink來進(jìn)行系統(tǒng)建模、仿真和分析的方法,并介紹Simulink 的部分軟件工具包,使學(xué)員學(xué)會(huì)這種圖形化建模的方法,同時(shí)為學(xué)員介紹Altera為Simulink擴(kuò)展的DSP Builder工具箱。
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本節(jié)要點(diǎn):
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3.1?Simulink圖形化建模基本操作
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3.2?Simulink層次化設(shè)計(jì)方法
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3.3?Simulink典型軟件工具箱 |
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1. MATLAB基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)由學(xué)員完成一系列有針對(duì)性的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn),使學(xué)員掌握MATLAB基本的界面環(huán)境操作方法及簡(jiǎn)單的MATLAB操作方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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1.1?MATLAB工具的集成開發(fā)環(huán)境
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1.2?MATLAB工作區(qū)語法規(guī)則
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1.3?可視化命令編寫方法
2. MATLAB語言基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)以M語言為主要實(shí)驗(yàn)對(duì)象,學(xué)員通過編寫M文件及M函數(shù),實(shí)現(xiàn)特定的功能。通過練習(xí),學(xué)員將掌握使用MATLAB進(jìn)行算法仿真的方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?MATLAB M文件編輯器使用方法
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2.2?M文件及M函數(shù)實(shí)驗(yàn)
3. Simulink建模實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)以Simulink基礎(chǔ)工具箱及幾個(gè)典型的工具箱為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),使學(xué)員在實(shí)踐中掌握Simulink的圖形化建模方法及集成開發(fā)工具的使用方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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3.1?Simulink圖形化建模基本實(shí)驗(yàn)
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3.2?Simulink層次化建模實(shí)驗(yàn)
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3.3?典型模塊建模實(shí)驗(yàn) |
第三部分 |
學(xué)習(xí)目標(biāo) |
第三天的課程將重點(diǎn)介紹Altera FPGA專用數(shù)字信號(hào)處理單元結(jié)構(gòu)及調(diào)用方法,為學(xué)員講解主要的數(shù)字信號(hào)處理IP和DSP Builder設(shè)計(jì)要點(diǎn),通過幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)使學(xué)員掌握Altera系統(tǒng)級(jí)算法設(shè)計(jì)工具的使用方法。 |
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1. Altera數(shù)字信號(hào)處理IP
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本節(jié)將介紹Altera FPGA的DSP資源結(jié)構(gòu)以及Altera提供的重要數(shù)字信號(hào)處理IP,通過學(xué)習(xí)學(xué)員將了解使用Altera FPGA進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的特殊資源。
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本節(jié)要點(diǎn):
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1.1?Altera乘法器結(jié)構(gòu)
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1.2?數(shù)字信號(hào)處理/多媒體信號(hào)處理/通信與網(wǎng)絡(luò)處理IP
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1.3?常用IP設(shè)計(jì)方法
2. DSP Builder工具箱
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本節(jié)對(duì)Altera的DSP Builder工具箱進(jìn)行詳細(xì)介紹,包括包含的IP模塊,工具,參數(shù),使用方法等,使學(xué)員了解此工具箱的結(jié)構(gòu),掌握其使用方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?Altera Blockset/Altera Advanced Blockset
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2.2?DSP Builder工具箱的IP模塊
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2.3?模塊參數(shù)、系統(tǒng)仿真參數(shù)及硬件意義
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2.4?模塊的使用方法
3. DSP Builder建模方法及設(shè)計(jì)要點(diǎn)
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本節(jié)從系統(tǒng)層面上對(duì)使用DSP Builder工具進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理建模時(shí)的設(shè)計(jì)要點(diǎn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,層次化設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)工具間的接口方法以及軟硬件協(xié)同仿真方法進(jìn)行了介紹。
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本節(jié)要點(diǎn):
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3.1?DSP Builder設(shè)計(jì)要點(diǎn)
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3.2?DSP Builder系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及層次化設(shè)計(jì)
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3.3?DSP Builder及SOPC Builder協(xié)同設(shè)計(jì)
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3.4?軟硬件協(xié)同仿真 |
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1. 建立第一個(gè)DSP Builder工程
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本節(jié)由學(xué)員動(dòng)手完成一個(gè)簡(jiǎn)單的DSP Builder工程,學(xué)習(xí)模塊調(diào)用方法,參數(shù)設(shè)置方法,完成仿真并在開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)。
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本節(jié)要點(diǎn):
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1.1?DSP Builder建模
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1.2?仿真參數(shù)及模塊參數(shù)設(shè)置
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1.3?模型的仿真及硬件實(shí)現(xiàn)
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1.4?層次化建模方法
2. DSP Builder的SOPC接口設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)通過SOPC Builder來調(diào)用DSP Builder模塊,學(xué)習(xí)嵌入式工具和算法工具之間的協(xié)同設(shè)計(jì)方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?Avalon接口設(shè)計(jì)
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2.2?與SOPC Builder工具協(xié)同設(shè)計(jì)
3. DSP Builder使用HDL模塊實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)由學(xué)員完成包含HDL Import模塊的系統(tǒng)建模實(shí)驗(yàn),學(xué)會(huì)在Simulink中添加自定義HDL功能模塊的方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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3.1?HDL Import建模方法
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3.2?系統(tǒng)建模仿真與實(shí)現(xiàn)
4. DSP Builder硬件在環(huán)HIL實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)是一個(gè)Hardware In the Loop的軟硬件協(xié)同仿真實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)學(xué)員可以掌握DSP Builder算法模塊在FPGA中實(shí)現(xiàn)并將輸出利用Simulink工具進(jìn)行仿真調(diào)試的方法。
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本節(jié)要點(diǎn):
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4.1?HIL系統(tǒng)建模
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4.2?軟硬件協(xié)同仿真方法 |
第四部分 |
學(xué)習(xí)目標(biāo) |
第四天的課程將對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的幾個(gè)熱門領(lǐng)域:通信、圖像處理以及音頻處理等進(jìn)行介紹,分析這幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的典型數(shù)字信號(hào)處理算法,并使用系統(tǒng)建模工具進(jìn)行幾個(gè)典型算法的仿真與實(shí)驗(yàn)。 |
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1. 通信處理系統(tǒng)
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本節(jié)以通信領(lǐng)域?yàn)楸尘埃瑢?duì)通信系統(tǒng)及軟件無線電的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹,分析常見的通信收發(fā)信機(jī)中的常見Verilog算法實(shí)現(xiàn)。
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本節(jié)要點(diǎn):
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1.1?通信系統(tǒng)及軟件無線電
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1.2?通信處理工具箱
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1.3?常見應(yīng)用:調(diào)制解調(diào),信號(hào)編解碼,同步設(shè)計(jì)
2. 圖像處理系統(tǒng)
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本節(jié)以圖像處理領(lǐng)域?yàn)楸尘埃瑢?duì)圖像處理的MATLAB實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹,對(duì)Simulink的圖像處理工具箱以及DSP Builder的相關(guān)模塊進(jìn)行介紹。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?圖像處理基礎(chǔ)及常用操作
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2.2?圖像處理工具箱
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2.3?常見應(yīng)用:圖像分析與增強(qiáng),圖像變換,圖像復(fù)原,圖像分割與邊緣檢測(cè),圖像編解碼
3. 語音處理系統(tǒng)
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本節(jié)以語言處理領(lǐng)域?yàn)楸尘埃榻B語音處理的基本原理及利用MATLAB進(jìn)行語音處理系統(tǒng)仿真的操作方法,對(duì)信號(hào)處理工具箱和DSP Builder中語音處理的相關(guān)模塊進(jìn)行介紹。
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本節(jié)要點(diǎn):
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3.1?音頻和語音處理基礎(chǔ)及常用操作
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3.2?信號(hào)處理工具箱?
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3.3?常見應(yīng)用:音頻編解碼,語音識(shí)別,語音分析,語音合成 |
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1. 調(diào)制解調(diào)的Verilog和Matlab實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)和學(xué)員一起完成典型調(diào)制解調(diào)算法的Verilog及MATLAB設(shè)計(jì)與仿真,加深學(xué)員對(duì)Verilog語言及MATLAB的認(rèn)識(shí)。
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本節(jié)要點(diǎn):
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1.1?調(diào)制解調(diào)算法
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1.2?Verilog實(shí)現(xiàn)與仿真
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1.3?MATLAB實(shí)現(xiàn)與仿真
2. 圖像邊緣檢測(cè)HIL實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)和學(xué)員一起完成圖像邊緣檢測(cè)算法的實(shí)驗(yàn),使用DSP Builder和開發(fā)板完成HIL軟硬件協(xié)同仿真,加深學(xué)員對(duì)DSP Builder工具和FPGA實(shí)現(xiàn)的認(rèn)識(shí)。
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本節(jié)要點(diǎn):
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2.1?圖像邊緣檢測(cè)算法
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2.2?DSP Builder建模
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2.3?HIL軟硬件協(xié)同仿真
3. 語音回聲系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
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本節(jié)和學(xué)員一起完成一個(gè)語音回聲系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),使學(xué)員從感性的語音到基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。
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3.1?語音回聲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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3.2?DSP Builder建模
??
3.3?HIL軟硬件協(xié)同仿真 |