本实用新型涉及数字音频传输领域，尤其涉及一种多路AES3/EBU数字音频信号异步复分接传输系统。
背景技术：
随着广播电视数字化的普及，越来越多的演播室、工作站、转播车等制作系统都采用数字接口对视音频信号进行传输。数字音频接口有很多标准，目前常用接口标准主要有AES3/EBU接口、S/PDIF接口、MADI接口等。S/PDIF主要用作民用数字音频格式标准；MADI接口是以双通道AES3/EBU接口为基础而制定的；在专业数字音频领域中主要使用AES3/EBU接口标准，它是Audio Engineering Society/European Broadcast Union（音频工程师协会/欧洲广播联盟）的缩写，现已成为专业数字音频较为流行的标准，大量民用产品和专业音频数字设备如CD机、DAT、MD机、数字调音台、数字音频工作站等都支持AES3/EBU接口标准。
现有的AES3/EBU数字接口设备功能单一，传输速率单一、固定，不能适应数字广播电视设备多速率传输的需求。
技术实现要素：
本实用新型针对现有AES3/EBU数字接口设备存在的不足，提供一种适用于演播室、工作站、转播车等制作系统的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统。
实现本实用新型发明目的的技术方案是提供一种多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统，包括发送端装置和接收端装置；所述的发送端装置包括：发送端微处理器、至少2个发送端AES3/EBU音频输出接口、至少2个发送端模拟音频接口、至少2个ADC模块、至少2个发送端一位拨码开关、至少2个二位拨码开关、发送端24.576MHz晶振、发送端11.2896MHz晶振、发送端LVDS接口和至少2个发送端AES3/EBU音频输入接口；所述发送端AES3/EBU音频输出接口、ADC模块、发送端一位拨码开关、二位拨码开关、发送端24.576MHz晶振、发送端11.2896MHz晶振、发送端LVDS接口、发送端AES3/EBU音频输入接口分别与发送端微处理器相连，发送端模拟音频接口与ADC模块相连；
所述的接收端装置包括：接收端微处理器、接收端LVDS接口、接收端24.576MHz晶振、接收端11.2896MHz晶振、至少2个接收端AES3/EBU音频输出接口、至少2个接收端AES3/EBU音频输入接口、至少2个一位拨码开关、至少2个接收端DAC模块、至少2个接收端模拟音频接口；所述接收端LVDS接口、接收端24.576MHz晶振、接收端11.2896MHz晶振、接收端AES3/EBU音频输出接口、接收端AES3/EBU音频输入接口、一位拨码开关分别与接收端微处理器相连，接收端模拟音频接口与接收端DAC模块相连；所述发送端LVDS接口和接收端LVDS接口之间通过有线或无线通信模块实现传输。
本实用新型技术方案中，发送端微处理器包括AES3/EBU编码模块、数字信号复用选择S1模块、发送端AES3/EBU解码模块、速率检测模块、发送端ADC控制模块、数据同步模块一、时分复用选择S2模块、数据同步模块二、正码速调整模块、时分复用模块、加扰模块。
接收端微处理器包括数据本地恢复模块、系统时钟产生模块、解扰模块、解时分复用模块、时钟提取模块、正码速检测模块、正码速恢复模块、码流信号选择S1模块、信号选择S2模块、接收端AES3/EBU解码模块、接收端DAC控制模块。
本实用新型提供的发送端装置自适应多种速率AES3/EBU音频信号，参与复接的每路AES3/EBU音频信号速率可以是4.096、5.6448、6.144、12.288或24.576Mbps中的任意一种，系统自动识别。
提供的发送端装置支持模拟音频信号和AES3/EBU数字音频信号混合复接。即参与复接的AES3/EBU数字信号来源可以是外部直接提供的AES3/EBU信号，也可以是经过AES3/EBU编码的模拟音频信号。复接信号源可由相应的拨码开关选择。
发送端装置具有多路模拟音频输入端口，对每路模拟音频采样后完成AES3/EBU编码。其中由拨码开关控制对模拟音频的采样率，采样率可以是32、44.1、48、96或192kHz。AES3/EBU编码器自适应不同采样率，编码后输出速率对应为4.096、5.6448、6.144、12.288或24.576Mbps。
接收端装置可还原出参与复接的每路AES3/EBU信号，并且采样率保持不变。
接收端装置可对每路AES3/EBU信号分别进行解码，然后转换为模拟音频信号输出。每路被解码的AES3/EBU信号源可来自发送端装置中参与复接的AES3/EBU音频信号或者来自接收端装置AES3/EBU音频输入接口中的AES3/EBU音频信号。
本实用新型提供的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统，在发送端装置中，每路参与复接的AES3/EBU信号来源由发送端一位拨码开关选择，每路AES3/EBU信号源来自模拟音频接口或来自AES3/EBU音频输入接口。发送端微处理器中各模块的作用和功能是：发送端微处理器的二位拨码开关通过发送端微处理器的发送端ADC控制模块控制ADC模块对模拟音频信号的采样率；AES3/EBU编码模块读取ADC模块输出的数字信号，根据不同的采样率编码成对应码率的编码输出AES3/EBU格式的数字信号；数字信号复用选择S1模块用来选择待参与复用的AES3/EBU数字信号的来源，AES3/EBU信号源来自AES3/EBU编码模块或AES3/EBU音频输入接口；速率检测模块通过发送端AES3/EBU解码模块实时测量参与复用的AES3/EBU音频信号的采样率，目的是将不同码率的AES3/EBU信号区分识别出来；数据同步模块一和数据同步模块二驱动时钟不同，两个模块同时将AES3/EBU信号与驱动时钟进行同步，精确恢复出AES3/EBU信号；数据同步模块二后紧接正码速调整模块，将恢复的AES3/EBU信号码流速率进行调整；时分复用模块通过时分复用选择S2模块选择参与时分复用复用信号的来源，然后将多路信号合成一路输出。
在接收端装置中，每路接收端模拟音频接口输出的信号来源由接收端一位拨码开关选择，模拟音频信号源来自码流信号选择S1模块或来自接收端模AES3/EBU音频输出接口。接收端微处理器中各模块的作用和功能是：数据本地恢复模块利用过采样数据恢复技术将接收端LVDS接口中的数据流在接收端微处理器中进行正确的恢复；正码速检测模块通过时钟提取模块获得数据流位时钟，然后在位时钟节拍下检测数据流中特定比特位来判断数据流是否经过正码速调整；码流信号选择S1模块用于选择正确的AES3/EBU码流信号输出：若AES3/EBU码流信号经过了正码速调整则先对其进行正码速恢复后再输出，否则直接输出AES3/EBU码流信号；信号选择S2模块通过一位拨码开关选择接收端AES3/EBU音频输入接口中的AES3/EBU信号或S1模块输出的AES3/EBU信号送到AES3/EBU解码模块中进行解码；接收端DAC控制模块通过AES3/EBU解码模块输出的音频采样率控制接收端DAC模块的数模转换频率。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比的优点在于：本实用新型提供的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统实现了对未知、非同步、多速率AES3/EBU数字音频信号的复分接，并且接收端装置能以原始采样率还原出数字音频信号；该系统的AES3/EBU接口不仅自适应多种传输速率，还支持模拟信号的AES3/EBU编码功能与AES3/EBU信号的解码功能。通过对功能模块复用可以增加和删除复接信号数量，易于扩展，具有广泛的适应性。该多功能异步复接系统适用于非同步AES3/EBU数字音频信号传输，可应用于演播室、工作站、转播车等制作系统。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统的发送端装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统的接收端装置的结构示意图。
图3为本实用新型实施例提供的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统的结构示意框图。
图1中：1、发送端微处理器；101、AES3/EBU编码模块；102、数字信号复用选择S1模块；103、AES3/EBU解码模块；104、速率检测模块；105、ADC控制模块；106、数据同步模块一；107、时分复用选择S2模块；108、数据同步模块二；109、正码速调整模块；110、时分复用模块；111、加扰模块；2、发送端AES3/EBU音频输出接口；3、发送端模拟音频接口；4、ADC模块；5、发送端一位拨码开关；6、二位拨码开关；7、发送端24.576MHz晶振；8、发送端11.2896MHz晶振；9、发送端LVDS接口；10、发送端AES3/EBU音频输入接口。
附图2中：11、接收端微处理器；1101、数据本地恢复模块；1102、时钟产生模块；1103、解扰模块；1104、解时分复用模块；1105、时钟提取模块；1106、正码速检测模块；1107、正码速恢复模块；1108、码流信号选择S1模块；1109、信号选择S2模块；1110、AES3/EBU解码模块；1111、DAC控制模块；12、接收端LVDS接口；13、接收端24.576MHz晶振；14、接收端11.2896MHz晶振；15、接收端AES3/EBU音频输出接口；16、接收端AES3/EBU音频输入接口；17、接收端一位拨码开关；18、DAC模块；19、接收端模拟音频接口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型技术方案作进一步描述。
实施例1：
本实施例提供一种多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统，其结构参见附图1～3所示，它包括发送端装置和接收端装置。
参见附图1，发送端装置包括：发送端微处理器1、至少2个发送端AES3/EBU音频输出接口2、至少2个发送端模拟音频接口3、至少2个发送端ADC模块4、至少2个发送端一位拨码开关5、至少2个二位拨码开关6、发送端24.576MHz晶振7、发送端11.2896MHz晶振8、发送端LVDS接口9和至少2个发送端AES3/EBU音频输入接口10。具体结构为： AES3/EBU音频输出接口2、ADC模块4、一位拨码开关5、二位拨码开关6、24.576MHz晶振7、11.2896MHz晶振8、LVDS接口9、AES3/EBU音频输入接口10都分别与微处理器1相连，模拟音频接口3与ADC模块4相连。
在本实施例中，微处理器1进一步包括AES3/EBU编码模块101、数字信号复用选择S1模块102、AES3/EBU解码模块103、速率检测模块104、ADC控制模块105、数据同步模块一106、时分复用选择S2模块107、数据同步模块二108、正码速调整模块109、时分复用模块110、加扰模块111。
各模块的功能如下：
AES3/EBU编码模块101通过读取ADC模块4采样输出的数字信号，根据不同的采样率自动编码成对应码率的AES3/EBU格式的数字信号。
二位拨码开关6通过ADC控制模块105控制ADC模块4对模拟音频信号的采样率。
S1模块102用于选择待参与复用的AES3/EBU数字信号的来源，AES3/EBU信号源来自AES3/EBU编码模块101或者AES3/EBU音频输入接口10。
速率检测模块104通过AES3/EBU解码模块103实时测量参与复用的AES3/EBU音频信号的采样率，目的是将不同码率的AES3/EBU信号区分识别出来。
数据同步模块一106和数据同步模块二108驱动时钟不同，两个模块同时将AES3/EBU信号与驱动时钟进行同步，精确恢复AES3/EBU信号。数据同步模块二108后紧接正码速调整模块109，将恢复的AES3/EBU信号码流速率进行调整。
时分复用模块110通过S2模块107选择参与时分复用复用信号的来源，然后将多路信号合成一路输出。
参见附图2，接收端装置包括：接收端微处理器11、接收端LVDS接口12、接收端24.576MHz晶振13、接收端11.2896MHz晶振14、至少2个接收端AES3/EBU音频输出接口15、至少2个接收端AES3/EBU音频输入接口16、至少2个接收端一位拨码开关17、至少2个接收端DAC模块18、至少2个接收端模拟音频接口19。具体结构为：LVDS接口12、24.576MHz晶振13、11.2896MHz晶振14、AES3/EBU音频输出接口15、AES3/EBU音频输入接口16、一位拨码开关17都分别与微处理器11相连，模拟音频接口19与DAC模块18相连。
在本实施例中，微处理器11进一步包括数据本地恢复模块1101、系统时钟产生模块1102、解扰模块1103、解时分复用模块1104、时钟提取模块1105、正码速检测模块1106、正码速恢复模块1107、码流信号选择S1模块1108、信号选择S2模块1109、AES3/EBU解码模块1110、DAC控制模块1111。各模块的功能如下：
数据本地恢复模块1101利用过采样数据恢复技术将LVDS接口12中的数据流在微处理器11中进行正确的恢复。
正码速检测模块1106通过时钟提前模块1105获得数据流位时钟后，然后在位时钟节拍下检测数据流中特定比特位来判断数据流是否经过正码速调整。
S1模块1108用来选择正确的AES3/EBU码流信号输出：若AES3/EBU码流信号经过了正码速调整则先对其进行正码速恢复后再输出，否则直接输出AES3/EBU码流信号。
S2模块1109通过一位拨码开关17来选择AES3/EBU音频输入接口16中的AES3/EBU信号或S1模块1108输出的AES3/EBU信号送到AES3/EBU解码模块1110中解码。
DAC控制模块1111通过AES3/EBU解码模块输出的音频采样率来控制DAC模块18的数模转换频率。
本实施例提供的AES3/EBU数字音频异步复分接系统，发送端装置的LVDS接口9通过光传输模块连接到接收端装置的LVDS接口12。
发送端装置中每路参与复接的AES3/EBU信号来源由一位拨码开关5选择，每路AES3/EBU信号源可来自模拟音频接口3或者来自AES3/EBU音频输入接口10。
接收端装置的每路模拟音频接口19输出的信号来源由一位拨码开关选择，模拟音频信号源可来自S1模块1108或者来自AES3/EBU音频输出接口16。
参见附图3，将发送端装置与接受端装置连接，构成完整的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统，其中模数转换ADC、数模转换DAC等模块也是必不可少的组成部分。
多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统的AES3/EBU接口不仅自适应多种传输速率，还支持模拟信号的AES3/EBU编码功能与AES3/EBU信号的解码功能。
本实施例提供的多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统，整个系统由发送端装置和接收端装置两部分组成，基于数字复接技术，采用Xilinx Zynq XC7Z010单芯片作为处理器。发送端实现多路非同步AES3/EBU数字音频信号的复接；接收端完成对合路信号的分接，还原出多个支路的AES3/EBU信号。
发送端装置对参与复接的多路AES3/EBU数字音频信号经过数据恢复、解码、速率识别、正码速调整、时分复用、加扰等技术处理后合并成一路高速串行数据流发送出去。参与复接的AES3/EBU数字信号，来自对模拟音频信号进行32、44.1、48或96kHz采样并编码成的AES3/EBU数字音频信号；或来自外部直接输入的采样率为32、44.1、48、96或192kHz的AES3/EBU数字信号。
接收端装置对发送端装置合成的高速串行码流信号进行分接，此过程采用了数据恢复、解扰、解复用、正码速恢复、时钟数字平滑等技术，对每路AES3/EBU音频信号的进行恢复，恢复出的AES3/EBU信号保持了原有的采样率。
采用上述多功能AES3/EBU数字音频异步复分接系统实现了对未知、非同步、多速率AES3/EBU数字音频信号的复分接，并且接收端能以原始采样率还原出数字音频信号，通过对功能模块复用可以增加和减少复接信号数量，易于扩展，具有广泛的适应性。