基于FPGA的声学相机音频采集系统设计OA

针对基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的声学相机音频采集方案存在信号采集效率低下、硬件逻辑复杂度高的问题,文中提出一种高效的基于FPGA声学相机音频采集系统设计方案。在FPGA内部使用级联的高效解码滤波器对多通道PDM(Pulse Density Modulation)音频信号流进行解码以减少硬件计算工作量。FPGA采集多通道MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)麦克风的PDM数据流进行位拼接并补码为有符号数,各帧数据包通过AXI4-Stream总线协议在各个级联滤波器中进行流水线操作,并行运行整个解码过程来简化硬件逻辑的复杂性。解码后的数据通过UDP(User Datagram Protocol)协议进行千兆以太网传输来保证实时性。仿真和实验结果验证了所提方案的可行性和有效性,数据解码延时小于200μs,硬件逻辑资源占用率小于60%,数据丢包率为0%,表明所提方案实时性高、稳定性强,可为基于FPGA的声学相机设计提供更多参考。