Dispositivo de áudio multi-canal em FPGA

• Autor(a) principal: Lazzarotto, Davi Nachtigall
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/206431
• topic: Engenharia elétrica; Áudio analógico; Microeletrônica; Multi-channel audio; Microphone array

Algoritmos de localização de emissores de som são utilizados em diversas aplicações, tais como smart room, video conferências, aplicações militares e dispositivos médicos de ultrassom. Estes algoritmos necessitam da aquisição de som em múltiplos pontos simultaneamente, o que é feito com matrizes de microfones. Uma possibilidade nestas matrizes é a utilização de microfones MEMS (Microelectrical Mechanical Systems) com saída digital PDM (Pulse Density Modulation). O dispositivo desenvolvido neste projeto e apresentado no presente documento é uma interface para uma matriz de seis microfones PDM baseado em FPGA com conectividade USB. Este dispositivo transforma o sinal PDM proveniente dos microfones em PCM (Pulse-Coded Modulation), por ser o formato de áudio mais utilizado atualmente e por ser mais facilmente manipulável. O sistema foi projetado para enviar os sinais PCM através da interface USB de forma sincronizada. Para a implementação do projeto, foi utilizado um kit FPGA Xilinx XUPV5. O kit contém uma FPGA Virtex-5, que foi utilizada para a transcodificação PDM-PCM do sinal. Já o protocolo USB foi implementado pelo controlador USB Cypress Ez-Host, também presente no kit. A comunicação entre a FPGA e o controlador USB foi feita utilizando o protocolo HPI (Host Port Interface). Como resultado, observou-se, através do analisador lógico TLA6402, que a transcodificação permitiu a obtenção dos sinais PCM relativos aos seis microfones. Foram também realizados testes com a interface AC97 do kit Xilinx XUPV5, a qual transformou o sinal PCM em analógico. Este sinal analógico foi direcionado a um alto-falante que permitiu escutar a saída dos microfones. Notou-se que o sinal escutado era condizente com o esperado, mas com a adição de ruído. Foi realizada também a transmissão USB dos sinais de áudio, que permitiu recuperá-los de forma sincronizada em um host USB, porém apenas com dois canais.