基于FPGA的信号DM编解码实现,包含testbench和matlab对比仿真

1.算法运行效果图预览

(完整程序运行后无水印)

FPGA测试结果如下：

matlab对比仿真结果如下：

2.算法运行软件版本

matlab2022a

vivado2019.2

3.部分核心程序

（完整版代码包含详细中文注释和操作步骤视频）

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2024/11/25 22:19:00
// Design Name: 
// Module Name: TEST
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//
module TEST();
 
reg i_clk;
reg i_rst;
wire signed[9:0]o_x;
wire signed[9:0]o_dm_enc;
wire signed[9:0]o_dm_dec;
wire signed[9:0]o_filter;
 
tops_DM tops_DMu(
.i_clk    (i_clk),
.i_rst    (i_rst),
.o_x      (o_x),
.o_dm_enc (o_dm_enc),
.o_dm_dec (o_dm_dec),
.o_filter (o_filter)
    );
 
initial
begin
    i_clk = 1'b1;
    i_rst = 1'b1;
 
    #1000
    i_rst = 1'b0;
end
 
always #5 i_clk=~i_clk;
endmodule

4.算法理论概述

       信号 DM 编解码是一种简单而有效的模拟信号数字化方法，主要用于音频和其他低频信号的处理。它的基本思想是通过比较当前信号样本与预测信号样本之间的差值（增量）来进行编码，在接收端再根据编码信息恢复出原始信号的近似值。这种方法在通信和信号处理领域有着广泛的应用，尤其适用于对带宽要求不高、信号变化相对缓慢的情况。

       在语音通信系统中，DM 编解码可以用于将语音信号数字化，以便在数字通信信道中传输。由于语音信号的频率范围相对较窄，变化相对缓慢，DM 编解码能够在较低的带宽要求下提供可接受的语音质量。

1.编码器硬件结构

       在硬件实现中，DM 编码器主要包括采样器、减法器、比较器和编码器。采样器用于对原始模拟信号进行采样，得到离散信号样本。减法器用于计算预测误差，比较器根据量化规则判断的正负，编码器则将比较器的输出（或）转换为数字编码信号。

2.解码器硬件结构

       DM 解码器主要包括解码器和积分器。解码器将接收到的数字编码信号还原为或的信号，积分器则根据这些信号进行累积，恢复出原始信号的近似值。