李乐吟 沈莹莹 南京邮电大学通信与信息工程学院 马意彭 南京邮电大学电子与光学工程学院

1 研究背景

随着电子科技的快速发展，人们对于电子产品的需求和功能越来越高。在生活中人们已经不仅仅满足于单一的音乐播放器，多功能的播放器更受到大众的青睐。因此需要设计一款简单实用、多功能、跟随时代潮流的音乐播放器。基于人们对生活娱乐的需求，本文介绍一种基于FPGA的频谱音乐播放显示系统。该音乐播放显示系统不仅可以实现简单的音乐播放、循环、停止、切换等基本操作，还具有将炫彩灯光和音乐结合的功能，根据音乐分贝的高低显示不同的灯阵列频谱。且该音乐播放显示系统设计成本较低，具有多样化的功能，操作简单。

2 整体框架设计

基于FPGA的频谱音乐播放显示系统主要由两大部分构成，STM32读取内存卡中存储的音乐，将音乐信号分为两路，其中一路通过功率放大电路送至扬声器使得能够外放音乐。另一路通过ALINX高速12位双通道AD模块送至ALTERA FPGA CYCLONE IV核心板。FPGA对音乐信号进行32KHZ的采样，并进行快速离散傅里叶变换。不同的音符和音调组成的不同的频率频谱不同，对声音信号进行快速傅里叶变换后通过WS2812程控彩灯阵列的强度显示音乐的频谱。我们一共设置了八个灯来表示频谱的强度，八个灯均亮的时候表示频谱强度最大。16排灯来表示一个阵列。放音乐时16排灯上的WS2812程控彩灯均会亮起，从而达到显示音乐频谱的效果。……