專(zhuān)利名稱(chēng)：并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種音頻信號(hào)交換混合的裝置，特別是一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的交換矩陣一般采用專(zhuān)用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其交換容量小(一般為8X8以 內(nèi))，并且在音頻信號(hào)的混合上沒(méi)有成熟的解決方案。一個(gè)多輸入輸出的交換系統(tǒng)可以抽象 為一個(gè)矩陣M，其輸入和輸出信號(hào)抽象為兩個(gè)向量(X，y)，裝置實(shí)現(xiàn)的功能就是將輸入向量 通過(guò)矩陣的運(yùn)算轉(zhuǎn)換為輸出向量
<formula>formula see original document page 3</formula>對(duì)于一個(gè)音頻交換混合裝置，矩陣M中各元素的值即代表了某路輸入與某路輸出 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及音量信號(hào)。最終，單獨(dú)的某路輸出信號(hào)y」可以表示為<formula>formula see original document page 3</formula>一個(gè)容量為nXm的矩陣可以實(shí)現(xiàn)η路輸入到m路輸出的交換。一般地，為了實(shí)現(xiàn) 矩陣容量的擴(kuò)展，需要將多個(gè)矩陣級(jí)聯(lián)。如


圖1所示，將一個(gè)nXn矩陣擴(kuò)展為2nX2n矩 陣，需要使用4個(gè)nXn矩陣(A、B、C、D)，以及兩組信號(hào)選擇器(K1、K2)。以此類(lèi)推，擴(kuò)展成 3ηΧ3η矩陣需要使用9個(gè)nXn矩陣，擴(kuò)展成4ηΧ4η矩陣需要使用16個(gè)nXn矩陣。使用 此類(lèi)方式實(shí)現(xiàn)矩陣容量擴(kuò)展無(wú)疑會(huì)造成設(shè)備資源的浪費(fèi)，包括增加矩陣間的信號(hào)連線、開(kāi) 關(guān)等。因此現(xiàn)有大部分交換矩陣芯片沒(méi)有或者只有部分混合功能，只能實(shí)現(xiàn)一定數(shù)量?jī)?nèi)的 信號(hào)混合。而且，有些整合技術(shù)一體化的程度較低。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了減 少容量擴(kuò)展使用的各種資源，提供一種具有高度封裝一體化的并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混
口農(nóng)且O技術(shù)方案本實(shí)用新型公開(kāi)了一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置，包括兩個(gè) 以上音頻交換混合器，以及連接在音頻交換混合器之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)；所述音頻交換混合器包括一個(gè)音頻交換混合矩陣，與矩陣連通的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、輸入音量調(diào)節(jié)模塊以及輸出音量調(diào)節(jié)模塊；所述輸入音量調(diào)節(jié)模塊用于對(duì)音量進(jìn)行縮小處理；用于對(duì)從外部采集到的某一路 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳來(lái)的過(guò)大音量進(jìn)行縮小處理；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入音頻交換混合矩陣的串行模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)
字信號(hào)；[0012]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊用于將輸出音頻交換混合矩陣的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為串行模 擬信號(hào)；所述輸出音量調(diào)節(jié)模塊用于對(duì)音量進(jìn)行縮小處理，從而將經(jīng)過(guò)混合交換后的多路 音量信號(hào)縮小到正常的范圍之內(nèi)。所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)用于將一個(gè)音頻交換混合器的發(fā)送來(lái)的信號(hào)傳遞給另一個(gè)音 頻交換混合器。所述音頻交換混合器封裝在FPGA或者DSP內(nèi)；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)或者光纖網(wǎng)絡(luò)交換。本實(shí)用新型中，優(yōu)選地，所述音頻交換混合矩陣包括一組串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊，與串并 聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊連通的輸入緩存，與輸入緩存連通的數(shù)據(jù)處理單元，與數(shù)據(jù)處理單元連通的輸 出緩存，與輸出緩存連通的音頻混合單元，與音頻混合單元連通的并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊，以及提 供全局統(tǒng)一時(shí)鐘的時(shí)鐘單元，所述并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連通；所述串并聯(lián) 轉(zhuǎn)換模塊用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳來(lái)的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)；所述并串聯(lián) 轉(zhuǎn)換模塊用于將所述并聯(lián)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為串聯(lián)數(shù)字信號(hào)傳送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；所述音 頻交換混合矩陣還包括與網(wǎng)絡(luò)接口單元連接的接收緩存以及發(fā)送緩存，所述發(fā)送緩存從數(shù) 據(jù)處理單元接收音頻數(shù)據(jù)及其目的地址，送往網(wǎng)絡(luò)接口單元；所述接收緩存從網(wǎng)絡(luò)接口單 元接收音頻數(shù)據(jù)及其來(lái)源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來(lái)源地址讀取相應(yīng)音頻數(shù)據(jù)；所述串并聯(lián) 轉(zhuǎn)換模塊以及并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊分別與所述時(shí)鐘單元連接。本實(shí)用新型中，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)部有一個(gè)交換路徑表，表內(nèi)存儲(chǔ)了各 路輸入信號(hào)需要送到的目的地址，以及各路輸出信號(hào)的源地址。本實(shí)用新型中，優(yōu)選地，所述音頻混合單元包括16路24bit加法器。本實(shí)用新型中，優(yōu)選地，所述時(shí)鐘單元用于提供統(tǒng)一的全局時(shí)鐘。本實(shí)用新型中，優(yōu)選地，所述音頻交換混合矩陣連接有用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò) 接口單元，所述網(wǎng)絡(luò)接口單元由FPGA配合網(wǎng)絡(luò)接口芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)，所述網(wǎng)絡(luò)接口單元 接收所述音頻交換混合矩陣發(fā)送緩存中的信號(hào)，并將信號(hào)按目的地址發(fā)向數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)， 同時(shí)接收發(fā)到本音頻數(shù)據(jù)交換混合矩陣的信號(hào)，并信號(hào)通過(guò)所述發(fā)送接收緩存送往數(shù)據(jù)處 理單元。有益效果本實(shí)用新型可以完成多路輸入到任一路輸出的混合，可以通過(guò)數(shù)據(jù)線 并聯(lián)實(shí)現(xiàn)交換容量擴(kuò)展，同時(shí)具有高度的集成度和一體性。音頻信號(hào)的交換采用軟硬結(jié)合 的方式，對(duì)于在裝置內(nèi)傳輸?shù)囊纛l信號(hào)，直接通過(guò)音頻信號(hào)處理與收發(fā)模塊處理，實(shí)現(xiàn)本地 交換，即為硬交換；對(duì)于通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)送出和送入裝置的音頻信號(hào)，由傳輸協(xié)議進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)交換，即為軟交換。信號(hào)的混合采用硬件加法器實(shí)現(xiàn)，速度快，同時(shí)各路輸出的隔離度高。 將裝有錄音軟件的計(jì)算機(jī)接入信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)截取網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)錄音功能。本 實(shí)用新型交換容量可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展，其容量?jī)H受數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的具體說(shuō)明，本實(shí)用新型 的上述和/或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)方案功能圖。[0025]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中并聯(lián)式擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中FPGA內(nèi)部模塊框圖。圖4為本實(shí)用新型混合模塊示意圖。圖5為本實(shí)用新型并聯(lián)交換容量擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置，包括兩 個(gè)以上音頻交換混合器，以及連接在音頻交換混合器之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)；所述音頻交換 混合器包括一個(gè)音頻交換混合矩陣，與矩陣連通的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、輸入音量 調(diào)節(jié)模塊以及輸出音量調(diào)節(jié)模塊；所述輸入音量調(diào)節(jié)模塊用于對(duì)音量進(jìn)行縮小處理；所述 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入音頻交換混合矩陣的串行模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)；所述數(shù) 模轉(zhuǎn)換模塊用于將輸出音頻交換混合矩陣的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為串行模擬信號(hào)；所述輸出 音量調(diào)節(jié)模塊用于對(duì)音量進(jìn)行縮小處理；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)用于將一個(gè)音頻交換混合器的 發(fā)送來(lái)的信號(hào)傳遞給另一個(gè)音頻交換混合器。所述音頻交換混合器封裝在FPGA或者DSP 內(nèi)；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)或者光纖網(wǎng)絡(luò)交換。如圖3所示，所述音頻交換混合矩陣包括一組串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊，與串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模 塊連通的輸入緩存，與輸入緩存連通的數(shù)據(jù)處理單元，與數(shù)據(jù)處理單元連通的輸出緩存，與 輸出緩存連通的音頻混合單元，與音頻混合單元連通的并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊，以及提供全局統(tǒng) 一時(shí)鐘的時(shí)鐘單元，所述并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連通；所述串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊 用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳來(lái)的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)；所述并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊 用于將所述并聯(lián)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為串聯(lián)數(shù)字信號(hào)傳送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；所述音頻交換混 合矩陣還包括與網(wǎng)絡(luò)接口單元連接的接收緩存以及發(fā)送緩存，所述發(fā)送緩存從數(shù)據(jù)處理單 元接收音頻數(shù)據(jù)及其目的地址，送往網(wǎng)絡(luò)接口單元；所述接收緩存從網(wǎng)絡(luò)接口單元接收音 頻數(shù)據(jù)及其來(lái)源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來(lái)源地址讀取相應(yīng)音頻數(shù)據(jù)；所述串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊 以及并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊分別與所述時(shí)鐘單元連接，從而由時(shí)鐘統(tǒng)一串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊以及并串 聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊的輸入讀取時(shí)序。所述數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)部有一個(gè)交換路徑表，表內(nèi)存儲(chǔ)了各路 輸入信號(hào)需要送到的目的地址，以及各路輸出信號(hào)的源地址。所述音頻交換混合矩陣連接 有用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)接口單元，所述網(wǎng)絡(luò)接口單元由FPGA配合網(wǎng)絡(luò)接口芯片實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)收發(fā)，所述網(wǎng)絡(luò)接口單元接收所述音頻交換混合矩陣發(fā)送緩存中的信號(hào)，并將信號(hào)按 目的地址發(fā)向數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)接收發(fā)到本音頻數(shù)據(jù)交換混合矩陣的信號(hào)，并信號(hào)通過(guò) 所述發(fā)送接收緩存送往數(shù)據(jù)處理單元。實(shí)施例圖2中顯示了兩個(gè)矩陣(矩陣1、矩陣2)通過(guò)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)交換容量 擴(kuò)展的信號(hào)流程。虛線框?yàn)槭褂肍PGA實(shí)現(xiàn)的功能，所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)需具備 100Mbit/s的數(shù)據(jù)交換能力。信號(hào)交換實(shí)例1、從信號(hào)源輸入X11交換到信號(hào)輸出yn所需的信號(hào)流程及步驟(a)音頻信號(hào)從X11輸入后，首先經(jīng)過(guò)輸入音量調(diào)節(jié)單元an調(diào)整音量，音量調(diào)節(jié)單 元an使用PGA4311音量調(diào)節(jié)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)；[0036](b)從音量調(diào)節(jié)單元輸出的音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，送入FPGA進(jìn)行處理；(c)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的串行數(shù)字信號(hào)，首先由串并轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)；(d)并行數(shù)字信號(hào)送入輸入緩存后，首先讀取交換路徑表，判斷該路信號(hào)的目的 地，若目的地為本矩陣內(nèi)的輸出端口，則將信號(hào)送入輸出緩存；(e)輸出緩存中的數(shù)字信號(hào)送入加法模塊，由加法模塊完成信號(hào)的混合；(f)加法模塊輸出的信號(hào)送入并_串轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)；(g)并-串轉(zhuǎn)換模塊輸出的串行數(shù)字信號(hào)送入數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為模擬音 頻信號(hào)；(h)數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊輸出的音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出音量調(diào)節(jié)bn調(diào)整輸出音量，最終輸 出為yn，音量調(diào)節(jié)bn使用PGA4311音量調(diào)節(jié)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。該交換流程完全在矩陣1內(nèi)部進(jìn)行。2、從信號(hào)源Xln交換到y(tǒng)2m所需信號(hào)流程及步驟(a)音頻信號(hào)從信號(hào)源Xln輸入后，首先經(jīng)過(guò)輸入音量調(diào)節(jié)aln調(diào)整音量；(b)從音量調(diào)節(jié)模塊輸出的音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信 號(hào)，送入FPGA進(jìn)行處理；(c)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的串行數(shù)字信號(hào)，首先由串并轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信 號(hào)；(d)并行數(shù)字信號(hào)送入矩陣1的接收緩存后，首先讀取交換路徑表，判斷該路信號(hào) 的目的地，若目的地為其它矩陣的輸出端口，則將信號(hào)送入矩陣1的數(shù)據(jù)發(fā)送緩存，經(jīng)數(shù)據(jù) 交換網(wǎng)絡(luò)傳送至矩陣2的數(shù)據(jù)接收緩存，再送入矩陣2的輸出緩存；(e)矩陣2的輸出緩存中的數(shù)字信號(hào)送入加法模塊，由加法模塊完成信號(hào)的混合；(f)加法模塊輸出的信號(hào)送入并串轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)；(g)并串轉(zhuǎn)換模塊輸出的串行數(shù)字信號(hào)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為模擬音頻 信號(hào)；(h)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出音量調(diào)節(jié)b2m調(diào)整輸出音量，最終輸出 為 y2m°該交換流程由矩陣1、矩陣2和交換網(wǎng)絡(luò)共同完成。本實(shí)施例中使用2個(gè)交換容量為nXn的并聯(lián)矩陣，可以構(gòu)成交換容量為2ηΧ2η 的矩陣；使用3個(gè)交換容量為nXn的并聯(lián)矩陣，可以構(gòu)成交換容量為3ηΧ3η的矩陣；使用 4個(gè)交換容量為nXn的并聯(lián)矩陣，可以構(gòu)成交換容量為4ηΧ4η的矩陣。與級(jí)聯(lián)擴(kuò)展方式相 比，并聯(lián)擴(kuò)展方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且極大地減少所需要的硬件資源。如圖2、3所示，本實(shí)用新型中，單獨(dú)的并聯(lián)式音頻交換混合器主要由5大功能模塊 組成，分別是1、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信源輸入的模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入處理模塊進(jìn) 行處理；2、音頻交換混合矩陣將輸入端采集到的音頻信號(hào)送入相應(yīng)輸出端口或數(shù)據(jù)收發(fā) 模塊，同時(shí)接收數(shù)據(jù)收發(fā)模塊傳送的音頻信號(hào)并送至相應(yīng)輸出端口，完成數(shù)字信號(hào)的交換、混合O3、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊根據(jù)設(shè)置好的交換路徑，接收音頻交換混合矩陣發(fā)送的音頻數(shù) 據(jù)，并將其發(fā)送至數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)上的目標(biāo)地址；同時(shí)從數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)上接收其他設(shè)備發(fā)送 的音頻數(shù)據(jù)，并送至音頻交換混合矩陣。實(shí)現(xiàn)矩陣的并聯(lián)擴(kuò)展。4、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將音頻交換混合矩陣送出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，輸出到信宿設(shè)備；5、人機(jī)交互模塊通過(guò)液晶屏和觸摸板實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作、設(shè)置IP地址等控制、設(shè)置功能。也可以通過(guò)其他控制方式如RS232、RJ45網(wǎng)線等，配合計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控 制。在此基礎(chǔ)上，可以通過(guò)增加輸入、輸出音量控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)任一路輸入、輸出信號(hào) 獨(dú)立的音量控制功能。各路信源輸入的音頻信號(hào)首先進(jìn)入輸入音量調(diào)節(jié)模塊，在該模塊內(nèi)完成輸入音 量調(diào)節(jié)功能；然后，音量調(diào)節(jié)模塊將調(diào)節(jié)過(guò)音量信號(hào)的音頻信號(hào)送入模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，由 模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入音頻交換混合矩陣進(jìn)行處理；音頻 交換混合矩陣首先將將各路輸入信號(hào)按目的地，送入數(shù)據(jù)收發(fā)模塊或者數(shù)_模轉(zhuǎn)換模塊； 同時(shí)從數(shù)據(jù)收發(fā)模塊接收需要輸出到本地的信號(hào)，將需要輸出到本地的信號(hào)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換 模塊；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，送入輸出音量調(diào)節(jié)模塊；輸出音量調(diào)節(jié) 模塊完成輸出音量調(diào)節(jié)功能，最后將模擬音頻信號(hào)輸出到信宿。人機(jī)交互模塊通過(guò)人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)對(duì)音量調(diào)節(jié)模塊、音頻交換混合矩陣和數(shù)據(jù) 收發(fā)模塊的控制，設(shè)置交換路徑，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)矩陣的控制。本實(shí)用新型中，輸入音量調(diào)節(jié)使用PGA4311音量控制芯片實(shí)現(xiàn)；模_數(shù)轉(zhuǎn)換使用 PCM4204四通道音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)；數(shù)模轉(zhuǎn)換及輸出音量調(diào)節(jié)模塊使用PCM1681八通 道音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)(帶音量調(diào)節(jié)功能)。數(shù)字音頻信號(hào)的傳輸格式采用24bit左對(duì) 齊(Left Justified)串行 PCM 編碼。音頻交換混合矩陣和數(shù)據(jù)收發(fā)模塊使用FPGA (Field Programmable Gate Array, 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型中，所述FPGA內(nèi)部各模塊的功能以及連接關(guān)系如圖 3所示。音頻交換混合矩陣內(nèi)部包含串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊、輸入緩存、數(shù)據(jù)處理單元、輸出緩存、 音頻混合單元、并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊、接收緩存、發(fā)送緩存以及時(shí)鐘模塊；所述接收緩存以及發(fā) 送緩存與網(wǎng)絡(luò)接口單元連接，用于在數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收適配數(shù)據(jù)。時(shí)鐘模塊時(shí)鐘模塊的功能是為串/并、并串轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片提供 統(tǒng)一的全局時(shí)鐘。采用統(tǒng)一時(shí)鐘可以有效地避免各模塊之間產(chǎn)生時(shí)間差，影響信號(hào)混合效
^ ο本實(shí)用新型中，模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片均工作于被動(dòng)模式(Slave Mode)，使用左對(duì) 齊(Left Justified) 24bit PCM編碼方式傳輸數(shù)字音頻信號(hào)，由FPGA提供三個(gè)時(shí)鐘信號(hào) 系統(tǒng)時(shí)鐘(SCK)、位時(shí)鐘(BCK)和聲道時(shí)鐘(LRCK)。串并轉(zhuǎn)換模塊串并轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將PCM4204輸入的串行PCM編碼轉(zhuǎn)換為并行數(shù) 據(jù)，送入交換矩陣模塊進(jìn)行處理。本模塊通過(guò)一個(gè)移位寄存器來(lái)存儲(chǔ)串行數(shù)據(jù)，根據(jù)聲道時(shí) 鐘(LRCK)的動(dòng)作來(lái)控制并行輸出。輸入緩存該輸入緩存將網(wǎng)絡(luò)中各路串并轉(zhuǎn)換模塊接收到的音頻數(shù)據(jù)及其來(lái)源地址存儲(chǔ)到高速數(shù)據(jù)緩存中，數(shù)據(jù)處理單元按來(lái)源地址讀取相應(yīng)音頻數(shù)據(jù)。輸出緩存該輸出緩存從數(shù)據(jù)處理單元接收音頻數(shù)據(jù)及其目的地址，并按地址送 至各個(gè)混合模塊的各路輸入端口。發(fā)送緩存從數(shù)據(jù)處理單元接收音頻數(shù)據(jù)及其目的地址，送往網(wǎng)絡(luò)接口單元。接收緩存從網(wǎng)絡(luò)接口單元接收音頻數(shù)據(jù)及其來(lái)源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來(lái)源地 址讀取相應(yīng)音頻數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元是一個(gè)內(nèi)部建立有一個(gè)交換路徑表，該表分輸入和 輸出兩部分。以一個(gè)ηΧη矩陣為例，輸入部分內(nèi)存儲(chǔ)了第1路 第η路輸入信號(hào)需要送到 的目的地址，其中每個(gè)輸入信號(hào)的目的地址可以有多個(gè)，數(shù)量無(wú)上限。輸出部分內(nèi)存儲(chǔ)了第 1路 第η路輸出信號(hào)的源地址，其中每路輸出信號(hào)的源地址有η個(gè)；輸出部分共有ηΧη個(gè) 輸入源地址，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)混合模塊的一個(gè)輸入。數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)一個(gè)串口與人機(jī)交互模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，根據(jù)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的 命令對(duì)地址轉(zhuǎn)換表進(jìn)行讀寫(xiě)，從而控制交換路徑。如圖4所示，所述音頻混合單元包括16路24bit加法器。輸出緩存讀取控制端口 的狀態(tài)，然后判斷各個(gè)輸入是否有效，即是否送入到輸出端口。若某輸入端口有效，則將該 端口數(shù)據(jù)直接送入加法器；若無(wú)效則送出數(shù)據(jù)0。加法器完成16個(gè)24bit 二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加 法，當(dāng)結(jié)果大于OxFFFF時(shí)輸出OxFFFF，小于OxFFFF時(shí)輸出原加法結(jié)果。并串轉(zhuǎn)換模塊該模塊負(fù)責(zé)將混合模塊輸出的24bit并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PCM1681 能夠接收的串行PCM編碼。模塊內(nèi)部通過(guò)一個(gè)移位寄存器產(chǎn)生串行輸出，根據(jù)聲道時(shí)鐘 (LRCK)的動(dòng)作判斷讀取并行輸入。網(wǎng)絡(luò)接口單元該模塊是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的主要模塊，由FPGA配合專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)接 口芯片(RTL8019)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)。網(wǎng)絡(luò)接口單元接收發(fā)送緩存發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)和目的地 址，并按照目的地址將相應(yīng)音頻數(shù)據(jù)發(fā)往交換網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)接收發(fā)到本裝置的音頻數(shù)據(jù)和來(lái) 源地址，并將其送往接收緩存。圖5為使用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和并聯(lián)矩陣實(shí)現(xiàn)矩陣擴(kuò)展的示意圖。圖中將3個(gè)并聯(lián) 矩陣接入數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，3個(gè)矩陣所接入的信源、信宿均可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成3nX3n矩 陣。本實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)使用以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型中，有關(guān)音頻混合交換的技術(shù)內(nèi)容，也可以參見(jiàn)申請(qǐng)人與2009年5月 5日申請(qǐng)的名稱(chēng)為一種多路輸入音頻混合交換方法，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00910026743. 5的實(shí)用 新型專(zhuān)利文件。本實(shí)用新型中，音頻信號(hào)的交換采用軟硬結(jié)合的方式，對(duì)于在裝置內(nèi)傳輸?shù)囊纛l 信號(hào)，直接通過(guò)音頻交換混合矩陣，由輸入緩存轉(zhuǎn)發(fā)至輸出緩存，實(shí)現(xiàn)本地交換，即為硬交 換；對(duì)于通過(guò)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)送出和送入裝置的音頻信號(hào)，由傳輸協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交換，即為軟 交換。本實(shí)用新型中可以采用DSP (Digital Signal Processer，數(shù)字信號(hào)處理器)器件替 代FPGA實(shí)現(xiàn)交換矩陣和混合功能。采用其他種類(lèi)的數(shù)據(jù)傳輸方式，如光纖等，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸，組建數(shù)據(jù)傳數(shù)網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型提供了一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置的思路及方法，具體實(shí) 現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì) 于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置，其特征在于，包括兩個(gè)以上音頻交換混合器，以及連接在音頻交換混合器之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)；所述音頻交換混合器包括一個(gè)音頻交換混合矩陣，與矩陣連通的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、輸入音量調(diào)節(jié)模塊以及輸出音量調(diào)節(jié)模塊；所述輸入音量調(diào)節(jié)模塊用于對(duì)輸入音量進(jìn)行縮小處理；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入音頻交換混合矩陣的串行模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊用于將輸出音頻交換混合矩陣的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為串行模擬信號(hào)；所述輸出音量調(diào)節(jié)模塊用于對(duì)輸出音量進(jìn)行縮小處理；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)用于將一個(gè)音頻交換混合器的發(fā)送來(lái)的信號(hào)傳遞給另一個(gè)音頻交換混合器；所述音頻交換混合器封裝在FPGA或者DSP內(nèi)；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)或者光纖網(wǎng)絡(luò)交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置，其特征在于，所述 音頻交換混合矩陣包括一組串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊，與串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊連通的輸入緩存，與輸入 緩存連通的數(shù)據(jù)處理單元，與數(shù)據(jù)處理單元連通的輸出緩存，與輸出緩存連通的音頻混合 單元，與音頻混合單元連通的并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊，以及提供全局統(tǒng)一時(shí)鐘的時(shí)鐘單元，所述并 串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連通；所述串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳來(lái)的串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字 信號(hào)；所述并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊用于將所述并聯(lián)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為串聯(lián)數(shù)字信號(hào)傳送給所述數(shù)模 轉(zhuǎn)換模塊；所述音頻交換混合矩陣還包括與網(wǎng)絡(luò)接口單元連接的接收緩存以及發(fā)送緩存，所述發(fā) 送緩存從數(shù)據(jù)處理單元接收音頻數(shù)據(jù)及其目的地址，送往網(wǎng)絡(luò)接口單元；所述接收緩存從 網(wǎng)絡(luò)接口單元接收音頻數(shù)據(jù)及其來(lái)源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來(lái)源地址讀取相應(yīng)音頻數(shù)據(jù)； 所述串并聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊以及并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊分別與所述時(shí)鐘單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置，其特征在于，所述 音頻混合單元包括16路24bit加法器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置，其特征在于， 所述音頻交換混合矩陣連接有用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)接口單元，所述網(wǎng)絡(luò)接口單元接收 所述音頻交換混合矩陣發(fā)送緩存中的信號(hào)，并將信號(hào)按目的地址發(fā)向數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，同時(shí) 接收發(fā)到本音頻數(shù)據(jù)交換混合矩陣的信號(hào)，并信號(hào)通過(guò)所述發(fā)送接收緩存送往數(shù)據(jù)處理單兀。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了并聯(lián)擴(kuò)展式多路音頻交換混合裝置，包括兩個(gè)以上音頻交換混合器，以及連接在音頻交換混合器之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)；所述音頻交換混合器包括一個(gè)音頻交換混合矩陣，與矩陣連通的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、輸入音量調(diào)節(jié)模塊以及輸出音量調(diào)節(jié)模塊；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)用于將一個(gè)音頻交換混合器的發(fā)送來(lái)的信號(hào)傳遞給另一個(gè)音頻交換混合器。本實(shí)用新型可以完成多路輸入到任一路輸出的混合，可以通過(guò)數(shù)據(jù)線并聯(lián)實(shí)現(xiàn)交換容量擴(kuò)展。信號(hào)的混合采用硬件加法器實(shí)現(xiàn)，速度快，同時(shí)各路輸出的隔離度高。
文檔編號(hào)G10L19/00GK201557161SQ20092004867
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者劉揚(yáng) 申請(qǐng)人:南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司