一种高速低时延低功耗主动噪声控制器制造技术

一种高速低时延低功耗主动噪声控制器，其特征在于：包括供电模块，多通道信号通路模块、多通道高速信号处理模块、多通道功放输出模块、存储模块，可以实现复杂声场下噪声信号的提取与消除；供电模块为电路其他模块提供3.3V、1.8V、1.3V三挡直流电压；多通道信号通路模块负责信号的模数转换和数模转换，麦克风信号经模数转换后输出连接至多通道高速信号处理模块；多通道高速信号处理模块负责运行主动噪声控制算法，算法经数模转换后输出至多通道功放输出模块；多通道功放输出模块采用差分输出；数据存储模块用于存储数据、执行算法程序；本发明专利技术显著特征在于，工作主频高、系统时延低、功耗低和轻便易携，适用于日常佩戴中的宽带主动降噪。动降噪。动降噪。

【技术实现步骤摘要】
一种高速低时延低功耗主动噪声控制器


[0001]本专利技术涉及一种主动噪声控制装置，尤其涉及高速低时延低功耗主动噪声控制。
技术背景
[0002]噪声一直以来是人们面临的重要问题之一，噪声污染给人的生产和生活造成诸多不便。高强度的噪声危害着人们的机体，使人感到疲劳，产生消极情绪，甚至引起疾病。它不仅损害人的听觉，而且对神经系统、心血管系统、内分泌系统、消化系统以及视觉、智力等都有不同程度的影响。同时噪音污染也是环境污染的一种，已经成为人类的一大危害，与水污染、空气污染和垃圾污染被联合国列为四大公害。
[0003]为此，一系列噪声控制方法被提出。传统的噪声控制方法就是使用被动技术，通过添加吸声或者隔声材料阻碍噪声的传播，如密封、屏蔽来减弱噪声。被动式消声器在高频上好的衰减能力获得很高的评价，缺点是笨重，且在低频段的效果不是很好。
[0004]主动噪声控制(activenoise control
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ANC)的原理是通过在声场中加入与噪声幅度相同、相位相反的声波，与噪声源进行相互叠加并抵消来实现降噪。该方法的优点是在中低频段噪声降噪效果较好且系统轻便。随着主动噪声控制系统的性能和可靠性不断地改进，成本在不断地减小，主动噪声控制技术的实际应用得到了快速发展。
[0005]主动噪声控制实际上就是有着大量运算的自适应滤波器实时应用，只允许有1
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2ms的时间去完成全部计算过程。因此，主动噪声控制器在设计时必须考虑系统的实时性、低功耗等性能。目前主动噪声控制领域应用较广泛的控制器有ARM、DSP、FPGA三款平台，ARM系列平台兼顾控制接口和数据处理，但Contex
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M内核工作主频大多低于400MHz，无法满足复杂混响场下的实时运算要求，Contex
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A系列主频虽然可达2GHz，但成本较高；DSP系列平台具有强大的数据处理能力，工作主频最高可达500MHz，但其控制接口资源相较于ARM较少；FPGA具有较强的并行数据处理能力和实现复杂逻辑，主要侧重于并行性强且数据单一的运算，如抗混叠滤波，但其工作主频在200MHz左右，并不适用于复杂的实时性运算。因此需要开发一种兼顾实时高速降噪运算和具备多种接口的主动噪声控制器。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提出一种高速低时延低功耗主动噪声控制器。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提出的技术方案为：
[0008]一种高速低时延低功耗主动噪声控制器，其特征在于：包括供电模块，多通道信号通路模块、多通道高速信号处理模块、多通道功放输出模块、存储模块，可以实现复杂声场下噪声信号的提取与消除，静态功耗不超过1W；供电模块采用5V供电，可为电路其他模块提供3.3V、1.8V、1.3V三挡直流电压，并且供电设计采取了有效措施抑制启动电流浪涌，启动过程不会对电源及其他设备造成影响；多通道信号通路模块，负责信号的模数转换和数模转换，且每通道均配置有低通滤波电路，且具有麦克风驱动单元，以48kHz
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192kHz对麦克风
信号模数转换后输出连接至多通道高速信号处理模块，在192kHz模数转换下时延不超过50μs，并可以将多通道高速信号处理模块的算法输出按48kHz
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192kHz数模转换输出至多通道功放输出模块，在192kHz数模转换下时延不超过70μs；多通道高速信号处理模块采用ARM与DSP的双核控制机制，主频不低于456MHz，负责运行主动噪声控制算法，算法输出至多通道信号采集模块；多通道功放输出模块采用差分输出，差分输出的正端与扬声器的正端连接，差分输出的负端与扬声器的负端连接；数据存储模块采用NAND Flash实现，用于存储数据、执行算法程序。
[0009]进一步地，所述多通道信号通路模块的通道数大于等于4。
[0010]进一步地，所述多通道功放输出模块的通道数大于等于2。。
[0011]进一步地，所述多通道高速信号处理模块运行主动噪声控制算法，包括但不限于前馈算法、反馈算法、前反馈混合算法、虚拟降噪传感算法。
[0012]进一步地，所述多通道信号通路模块采用专用音频编解码器，内置24位ADC和DAC，采样率高达192kHz，内置增益可控放大器，可通过软件调节信号增益大小，多通道高速信号处理模块与多通道信号通路模块通信方式采用I2C协议，数据传输采用I2S音频传输协议。
[0013]进一步地，所述多通道高速信号处理模块采用ARM核与DSP核双核控制机制，工作主频高达456MHz，其中ARM核负责系统控制，DSP核负责实时数据运算。
[0014]进一步地，所述供电模块采用5V供电，其共有三个直流电压输出接口，为电路提供3.3V、1.8V、1.3V直流电压。
[0015]进一步地，所述多通道功放输出模块采用D类音频功率放大器，采用差分输出方式，具有防失真功能，可以检测并抑制由于输入信号幅度过大而引起的输出信号失真。
[0016]进一步地，所述存储模块采用NAND Flash，在16位宽的数据I/O中包含不低于1024兆字节的存储空间。
[0017]本专利技术所提出的一种高速低时延低功耗主动噪声控制器，显著特征在于，工作主频高、系统时延低、功耗低和轻便易携，适用于日常佩戴中的宽带主动降噪。
附图说明
[0018]图1为本专利技术主动噪声控制器框图。
[0019]图2为多通道高速信号处理模块与多通道信号通路模块连接示意图。
[0020]图3为本专利技术主动噪声控制器时延测试结果。
具体实施方式
[0021]为进一步详细表述本专利技术的效果，下面将结合具体实施例对本专利技术做详细说明，但以下实施例只是描述性的，不是限制性的。
[0022]一种高速低时延低功耗主动噪声控制器，其特征在于：包括供电模块，多通道信号通路模块、多通道高速信号处理模块、多通道功放输出模块、存储模块，图1为本专利技术主动噪声控制器框图；其中供电模块采用供电模块采用采用5V供电，可为电路其他模块提供3.3V、1.8V、1.3V三挡直流电压，并且供电设计采取了有效措施抑制启动电流浪涌，启动过程不会对电源及其他设备造成影响；多通道信号通路模块，采用专用音频编解码器，负责信号的模数转换和数模转换，且每通道均配置有低通滤波电路，且具有麦克风驱动单元，多通道高速
信号处理模块与多通道信号通路模块通信方式采用I2C协议，数据传输方式采用I2S音频传输协议，图2为多通道信号通路模块与多通道高速信号处理模块的数据传输接口连接示意图，多通道信号通路模块以192kHz采样率对麦克风信号模数转换后输出连接至多通道高速信号处理模块，并将多通道高速信号处理模块的算法输出按192kHz数模转换输出至多通道功放输出模块；多通道高速信号处理模块采用ARM与DSP的双核控制机制，其中ARM核负责系统控制，DSP核负责实时数据运算，以456MHz的主频运行双通道FxLMS集中控制降噪算法，算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速低时延低功耗主动噪声控制器，其特征在于：包括供电模块，多通道信号通路模块、多通道高速信号处理模块、多通道功放输出模块、存储模块，可以实现复杂声场下噪声信号的提取与消除，静态功耗不超过1W；供电模块采用5V供电，可为电路其他模块提供3.3V、1.8V、1.3V三挡直流电压，并且供电设计采取了有效措施抑制启动电流浪涌，启动过程不会对电源及其他设备造成影响；多通道信号通路模块，负责信号的模数转换和数模转换，每通道均配置有低通滤波电路，且具有麦克风驱动单元，以48kHz
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192kHz对麦克风信号模数转换后输出连接至多通道高速信号处理模块，在192kHz模数转换下时延不超过50μs，并可以将多通道高速信号处理模块的算法输出按48kHz
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192kHz数模转换输出至多通道功放输出模块，在192kHz数模转换下时延不超过70μs；多通道高速信号处理模块采用ARM与DSP的双核控制机制，主频不低于456MHz，负责运行主动噪声控制算法，算法输出至多通道信号采集模块；多通道功放输出模块采用差分输出，差分输出的正端与扬声器的正端连接，差分输出的负端与扬声器的负端连接；数据存储模块采用NAND Flash实现，用于存储数据、执行算法程序。2.根据权利要求1所述的一种高速低时延低功耗主动噪声控制器，其特征在于，多通道信号通路模块的通道数大于等于4。3.根据权利要求1所述的一种高速低时延低功耗主动噪声控制器，其特征在于，多通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽敏，李奎，李浩源，张馨怡，童约钱，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：