本發(fā)明涉及一種級聯(lián)系統(tǒng)，具體是一種基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，使用數(shù)字音頻技術(shù)的電子產(chǎn)品越來越多。在會議系統(tǒng)中，語音也逐漸從模擬轉(zhuǎn)向數(shù)字。傳統(tǒng)會議室中，與會者前面通過鵝頸麥克風(fēng)或者陣列麥克風(fēng)進(jìn)行拾音，這種方式在工程布線時(shí)是通過模擬音頻線手拉手級聯(lián)，然后傳送到音頻處理機(jī)處理后再通過音響輸出。上面的語音傳輸方式，應(yīng)用場景比較簡單。會場中不管誰發(fā)聲都會通過模擬線混合傳送到音頻處理機(jī)，容易引起會場不必要的語音干擾。在普通會議室對應(yīng)用要求不高的情況下，能夠得到比較好的效果。如果會議中只想開啟某一通道的語音或禁止某一通道的語音等等，以上方式就很難滿足需求了。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)，以解決上述
背景技術(shù)：
中提出的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)，包括音頻A/D芯片PCM3168、FPGA處理芯片LFXP2-8E-M132、差分接口芯片DS90LV049和24.576MHZ晶振，F(xiàn)PGA處理芯片LFXP2-8E-M132分別連接音頻A/D芯片PCM3168、差分接口芯片DS90LV049和24.576MHZ晶振，其中差分接口芯片DS90LV049有多個(gè)。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：系統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一由終端通過差分對下發(fā)到MIC陣列，MIC陣列收到系統(tǒng)時(shí)鐘會分頻成音頻所需的比特時(shí)鐘和聲道同步時(shí)鐘，此兩個(gè)時(shí)鐘提供給PCM3168芯片和內(nèi)部邏輯處理模塊。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：MIC陣列由六個(gè)咪頭組成，每個(gè)方向兩個(gè)咪頭，成120度夾角，分成3組。作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：系統(tǒng)統(tǒng)一由終端供電，MIC陣列通過專用線連接到終端時(shí)，終端會有一12V的專用線連接到陣列。邏輯FPGA通電正常工作后，經(jīng)本地時(shí)鐘24.576MHZ對系統(tǒng)時(shí)鐘分頻后的時(shí)鐘6.144MHZ進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到系統(tǒng)時(shí)鐘正常工作后，邏輯會輸出一個(gè)高電平給上一級，通知其已經(jīng)連接好。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明不僅拾音范圍遠(yuǎn)，而且傳輸延時(shí)低，還能靈活的開啟或者關(guān)閉任意通道的語音輸出，給處理機(jī)設(shè)備更多發(fā)揮的空間。附圖說明圖1為基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)中MIC陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)的原理框圖；圖3為基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)中麥克陣列的音頻通道時(shí)序圖；圖4為基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)中fp_trace模塊狀態(tài)圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請參閱圖1～4，本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于FPGA的數(shù)字全向MIC級陣列級聯(lián)系統(tǒng)，包括音頻A/D芯片PCM3168、FPGA處理芯片LFXP2-8E-M132、差分接口芯片DS90LV049和24.576MHZ晶振，F(xiàn)PGA處理芯片LFXP2-8E-M132分別連接音頻A/D芯片PCM3168、差分接口芯片DS90LV049和24.576MHZ晶振，其中差分接口芯片DS90LV049有多個(gè)；系統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一由終端通過差分對下發(fā)到MIC陣列，MIC陣列收到系統(tǒng)時(shí)鐘會分頻成音頻所需的比特時(shí)鐘和聲道同步時(shí)鐘，此兩個(gè)時(shí)鐘提供給PCM3168芯片和內(nèi)部邏輯處理模塊；MIC陣列由六個(gè)咪頭組成，每個(gè)方向兩個(gè)咪頭，成120度夾角，分成3組；系統(tǒng)統(tǒng)一由終端供電，MIC陣列通過專用線連接到終端時(shí)，終端會有一12V的專用線連接到陣列。邏輯FPGA通電正常工作后，經(jīng)本地時(shí)鐘24.576MHZ對系統(tǒng)時(shí)鐘分頻后的時(shí)鐘6.144MHZ進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到系統(tǒng)時(shí)鐘正常工作后，邏輯會輸出一個(gè)高電平給上一級，通知其已經(jīng)連接好。邏輯系統(tǒng)主要由時(shí)鐘分頻模塊、時(shí)鐘檢測模塊、去抖模塊、陣列上行填充模塊、陣列下行解析模塊等等。時(shí)鐘分頻模塊、時(shí)鐘檢測模塊、去抖模塊簡單容易實(shí)現(xiàn)，這里不做介紹。下面重點(diǎn)介紹陣列上行填充模塊、陣列下行解析模塊。系統(tǒng)上行下行的信號線主要由系統(tǒng)時(shí)鐘線、上行數(shù)據(jù)線和下行數(shù)據(jù)線組成。如何保證音頻數(shù)據(jù)和MIC陣列狀態(tài)信息穩(wěn)定傳輸?shù)浇K端，終端如何把控制信號穩(wěn)定發(fā)送到各個(gè)MIC陣列，成為邏輯設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本方案采用的是級聯(lián)MIC陣列報(bào)數(shù)的方式傳輸。每個(gè)MIC陣列都會有一個(gè)入口和一個(gè)出口，入口主要接前面一級的出口。當(dāng)MIC陣列出口沒有檢測到下一級傳輸過來的信號時(shí)，表明其位置在MIC陣列級聯(lián)的最后一級。音頻數(shù)據(jù)、陣列狀態(tài)信息、報(bào)數(shù)號等通過打包方式向上一級傳輸。上一級的數(shù)據(jù)會收取下一級的數(shù)據(jù)，解析下一級的報(bào)數(shù)號，同時(shí)把本地的音頻數(shù)據(jù)、陣列狀態(tài)信息、新報(bào)數(shù)號(下級報(bào)數(shù)號加一)等通過打包向上一級陣列傳輸，以此類推，陣列的數(shù)據(jù)都會傳送到終端進(jìn)行相應(yīng)處理。同理，終端所需要發(fā)送的控制信息也會以打包的方式向下發(fā)送。為了保證時(shí)鐘和數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定傳輸，信號線采用的是差分對。系統(tǒng)時(shí)鐘是用的49.152Mhz，可以傳輸32個(gè)音頻數(shù)據(jù)通道，麥克陣列的音頻通道時(shí)序如圖3。PCM3168芯片支持音頻左右聲道模式、IIS模式、TDM模式等等。本方案涉及到多通道的音頻數(shù)據(jù)采集，每個(gè)陣列需要占用4個(gè)音頻通道，所以PCM3168采用的是TDM聲道模式,提供給PCM3168的比特時(shí)鐘是12.288Mhz,同步時(shí)鐘是48Khz,比特?cái)?shù)據(jù)是24位。該方式可以提供最多8個(gè)模擬通道的接入，本設(shè)計(jì)中有4個(gè)通道預(yù)留。同時(shí)，整個(gè)MIC陣列控制和狀態(tài)信息上報(bào)需要占用兩個(gè)音頻時(shí)隙的開銷。系統(tǒng)時(shí)隙分配如下表所示整個(gè)鏈路最多支持32個(gè)音頻通道數(shù)據(jù)傳輸。幀頭“32’hF6F62828”占用一個(gè)音頻通道,狀態(tài)信息占用一個(gè)音頻通道，音頻數(shù)據(jù)通道30個(gè)，最多可以支持7個(gè)麥克陣列級聯(lián)，本設(shè)計(jì)中實(shí)際最大支持4個(gè)麥克陣列級聯(lián)。本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊是如何定位邊界和鎖定幀頭，幀頭固定是“32’HF6F62828”，具體包括幀頭搜索模塊和幀追蹤模塊，詳細(xì)說明如下：1)fp_sch模塊fp_sch模塊，fp_sch模塊根據(jù)幀頭特定的字節(jié)搜索幀頭位置，并根據(jù)數(shù)據(jù)流確定字節(jié)邊界，和幀頭對齊后輸出。fp_sch模塊接口信號定義如下表所示信號名方向位寬描述rst_nINPUT1芯片復(fù)位信號，低有效clkINPUT1系統(tǒng)時(shí)鐘49.152Mhzsd_inINPUT1輸入串行數(shù)據(jù)比特流fp_staINPUT2OOF幀失步狀態(tài)告警data_baOUTPUT32經(jīng)過幀搜索字節(jié)對齊后的幀32bit數(shù)據(jù)流fp_indOUTPUT1幀頭指示信號(對應(yīng)每幀開始的32bit)幀搜索模塊根據(jù)本模塊輸入的時(shí)鐘及與之同步的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)串并轉(zhuǎn)換，當(dāng)并行的32位數(shù)據(jù)匹配上幀頭“32’HF6F62828”確定字節(jié)的邊界，然后將找到的邊界數(shù)據(jù)流送到跟蹤模塊。幀搜索在搜索到正確的幀頭后，就停止搜索(檢測到OOF自動(dòng)啟動(dòng)搜索電路)。fp_trace模塊，該模塊主要跟蹤幀傳輸過程中是否會丟失，丟失后產(chǎn)生相應(yīng)的告警信號，并且通知fp_sch模塊進(jìn)行重新搜索。fp_trace模塊接口信號定義如下表信號名方向位寬描述rst_nINPUT1芯片復(fù)位信號，低有效clkINPUT1系統(tǒng)隨路時(shí)鐘155Mhzdata_baINPUT32經(jīng)過幀搜索字節(jié)對齊后的幀的32bit數(shù)據(jù)流fp_indINPUT1幀頭指示信號(對應(yīng)每幀開始的128bit)fp_staOUTPUT2OOF幀失步狀態(tài)告警fp_trace模塊實(shí)現(xiàn)》幀搜索模塊搜索“32’hf6f62828”模式并對齊幀字節(jié)數(shù)據(jù)和幀頭。幀跟蹤模塊根據(jù)幀搜索的幀頭信息，若在下一幀的幀頭位置上匹配到幀頭數(shù)據(jù)則表示幀跟蹤成功，否則幀失配?！穾阉饔锌赡芩阉鞯絺螏^，因此必須通過跟蹤狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)確定真正幀頭位置，同時(shí)通過幀跟蹤狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)幀的OOF/LOF告警信號的產(chǎn)生。在復(fù)位后，狀態(tài)機(jī)進(jìn)入OOF狀態(tài)，建立告警，同時(shí)自動(dòng)搜索電路，幀搜索電路在搜索正確的幀頭后，就停止搜索，狀態(tài)機(jī)進(jìn)入FC狀態(tài)，然后，在下一幀幀頭位置進(jìn)行跟蹤匹配，跟蹤到匹配的幀頭后就進(jìn)入IF狀態(tài)，OOF告警撤消。否則，回到OOF狀態(tài)，OOF告警仍然保持建立。在IF狀態(tài)，如果連續(xù)5幀的幀頭位置沒有匹配到“32’hf6f62828”，則幀跟蹤電路進(jìn)入OOF狀態(tài)，OOF告警重新建立?！啡绻鸒OF的時(shí)間統(tǒng)計(jì)大于3ms處于OOF狀態(tài)，應(yīng)建立LOF告警，為了預(yù)防間歇性的OOF的情況，在IF狀態(tài)連續(xù)3ms之前，計(jì)數(shù)器不應(yīng)該清0，建立LOF告警之后，在IF狀態(tài)持續(xù)3ms時(shí)應(yīng)該撤消LOF告警。fp_trace模塊狀態(tài)機(jī)如圖4所示。通過仿真和板上FPGA調(diào)試，多個(gè)MIC數(shù)字音頻陣列通過定制的專線級聯(lián)，經(jīng)過FPGA對數(shù)據(jù)復(fù)用和解復(fù)用后，數(shù)據(jù)正確。相鄰陣列之間的傳輸距離超過50米，整個(gè)系統(tǒng)的傳輸距離超過200米。完全滿足了會議系統(tǒng)數(shù)字陣列傳輸距離的要求，不僅使用方便，而且性能穩(wěn)定。目前該產(chǎn)品在本公司的會議系統(tǒng)得到大量應(yīng)用，很好的支持了市場對新產(chǎn)品的需求。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁1 2 3