数码钢琴音频信号实时抗噪传输方案的实现

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1、独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：肄日期：撕乙目学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内

2、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)导师c㈣秀如日期a浒铸z乙目摘要近年来，数码钢琴集体课教学模式逐渐成为了钢琴教学的研究热点。这种教学模式对各学校-(特别是在欠发达地区)钢琴教学的普及起到了很大的推动作用。数码钢琴教学系统是钢琴集体课的核心技术支撑，因此研究～套低成本，能充分发挥钢琴集体课优势的系统平台具有一定的实用价值。经过分析研究，这套系统的

3、技术难点在于设计一种实时抗噪的音频传输方案。本文以数码钢琴教学系统为研究对象。首先，对系统进行总体方案设计，确定了系统组成，并分别做出简要说明，讨论了音频传输方式的选择，描述了硬件平台的构架，分析了影响系统性能的因素。本文最终采用了一种基于普通交换机、以太网和C5000系列DSP嵌入式系统的数码钢琴集体课组网方案。在硬件设计中，描述了单个节点的硬件模块设计，包括电源模块、DSP及自举加载模块、音频模块及以太网模块。从器件的选择、电路设计两个方面展开分析。在软件设计中，包含各模块的驱动程序设计、DSP自举加载程序设计和以太网通信程序设计。

4、驱动程序实现系统各模块的基本功能，保证系统稳定运行。DSP自举加载程序利用单片机通过HPI口为DSP加载程序，实现DSP的脱机运行。以太网通信程序从系统的以太网协议选择、数据包格式定义、网络传送方式、总体流程、数据流时序控制、缓冲方式及数据断裂的解决来展开讨论。本文充分利用DSP片内DMA通道和中断系统资源，设计DMA通道的数据流时序控制和数据缓冲区，解决了数据抖动和延时。采取MAC地址访问的璐由方式以及单播+组播的组合传送方式，实现了音频数据的分组传送并有效提高了带宽利用率，减小由网络数据冲突引入的网络延时。采用了从缓冲区抽取／插入采

5、样点的方法处理时钟不同步引起的数据断裂，消除数据突变引起的噪声。最后，在测试部分利用以太网抓包软件Commview测试了分组后各终端节点的连接关系，经测试，系统能够实现数码钢琴集体课的分组通信功能。再用TDS2014示波器和音频分析软件SpectraLAB测试了系统性能参数，系统总延时测试结果为约为5．7ms，在指标要求范围内；通过随机抓取时域波形，没有出现波形断裂现象；用1000Hz正弦波测试了系统的总谐波失真为0．22％，信噪比为56dB，频率响应为32～18000Hz。表明系统不会对钢琴信号造成对人耳可闻的音频劣化。系统通信方式采

6、用100M以太网，能满足40人的集体课教学需要，总体达到了预期目标。本系统可以应用在40人以内的钢琴集体课教室及语音教室等场合。关键词：数码钢琴集体课，音频网络，实时传输，抗噪ABSTRACTInrecentyears，digitalpianogroupteachingmodegraduallybecameahotresearchofpianoteaching．Thisteachingmodehas．popularizedthepianoteachingallaroundtheschool(especiallyinunderdevelo

7、pedarea)．Digitalpianoteachingsystemisthecoretechnicalsupportofpianogroupteaching，SOdevelopingacost‘effectiveteachingsystemhasitscertainvalue．Afteranalyzingthesystemwecanconcludethatthekeyworkoftheresearchistodesignareal-timeandanti—noiseaudiotransmissionnetwork．．Thisthes

8、isstudiedthedigitalpianogroupteachingsystem．Firstly,itgaveatotaldesignofthesystem，includingaudiotransmi