一种基于FPGA及DSP阵列的音频采集装置及设计方法与流程

本发明涉及音频采集技术领域，尤其涉及一种基于fpga及dsp阵列的音频采集装置及设计方法。

背景技术：

目前，多路ad芯片采集音频时，由于数据打包，造成数据延时，耳机端听到的话音就会有延时，从而影响通话效果。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于fpga及dsp阵列的音频采集装置及设计方法，可以减少数据打包处理的时间，降低通话延时。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种基于fpga及dsp阵列的音频采集装置，包括：fpga、dsp组、ad组和da组；

所述dsp组包含多个dsp芯片，每个dsp芯片分别通过同步串行数据接口与fpga双向连接；

所述ad组包含多个ad芯片，每个ad芯片分别通过同步串行数据接口与fpga单向连接；

所述da组包含多个da芯片，每个da芯片分别通过同步串行数据接口与fpga单向连接。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进在于：

(1)所述ad芯片用于采集模拟音频；所述fpga用于将多个ad芯片所采集到的音频数据分配到多个dsp芯片上同时进行数据处理，并将多个dsp芯片分别处理之后的数据传输至相应的da芯片；所述dsp芯片用于对音频数据的处理；所述da芯片用于将处理后的音频数据传输至终端设备。

(2)所述fpga分别为所述ad芯片和da芯片提供工作主时钟、位同步信号以及帧同步信号；所述fpga还分别为每个dsp芯片提供位同步信号和帧同步信号。

(3)每个dsp包含不同的功能模块，用于对不同的音频数据分别进行处理。

技术方案二：

一种基于fpga及dsp阵列的音频采集设计方法，包括：

多个ad芯片从多路分别采集模拟音频数据；

fpga接收多个ad芯片采集到的模拟音频数据，并将其分配到多个dsp芯片上，多个dsp芯片同时进行数据处理；

fpga接收多个dsp芯片处理后的数据，并将处理后的数据传送至多个da芯片；

多个da芯片分别将处理后的音频数据传输至终端设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明由于采用了硬件fpga，其分别与采集芯片ad以及数据处理芯片dsp进行通信，由fpga把从多路ad采集到的音频数据分配到多个dsp上同时进行数据处理，不进行数据打包，采集后直接处理，减少了数据打包处理时间，降低了通话延时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于fpga及dsp阵列的音频采集装置的一种实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明实施例提供了一种基于fpga及dsp阵列的音频采集装置，包括：fpga、dsp组、ad组和da组；所述dsp组包含多个dsp芯片，每个dsp芯片分别通过同步串行数据接口与fpga双向连接；所述ad组包含多个ad芯片，每个ad芯片分别通过同步串行数据接口与fpga单向连接；所述da组包含多个da芯片，每个da芯片分别通过同步串行数据接口与fpga单向连接。

其中，ad芯片用于采集模拟音频；fpga用于将多个ad芯片所采集到的音频数据分配到多个dsp芯片上同时进行数据处理，并将多个dsp芯片分别处理之后的数据传输至相应的da芯片；dsp芯片用于对音频数据的处理；da芯片用于将处理后的音频数据传输至终端设备。

本发明将fpga分别与dsp及ad/da进行通信，由fpga把从多路ad采集到的音频数据分配到多个dsp上同时进行数据处理，不进行数据打包，采集后直接处理，处理后dsp将数据传给fpga，由fpga作为中转分配到相应的da芯片输出到耳机端。

根据实际系统功能的需求，可以将dsp按照功能等进行划分，每个dsp包含不同的功能模块，用于对不同的音频数据分别进行处理；然后根据系统采样率及采样位数，fpga分别给ad/da芯片以及dsp芯片提供工作主时钟、位同步信号以及帧同步信号，使整个系统工作同步，运行稳定，不会产生噪音。这样的设计可用于多通道ad/da采集，串行采集数据，不需要进行数据打包以及解析，降低通话延时，提高音频系统的整体性能。

本发明实施例还提供一种基于fpga及dsp阵列的音频采集设计方法，包括：

多个ad芯片从多路分别采集模拟音频数据；

fpga接收多个ad芯片采集到的模拟音频数据，并将其分配到多个dsp芯片上，多个dsp芯片同时进行数据处理；

fpga接收多个dsp芯片处理后的数据，并将处理后的数据传送至多个da芯片；

多个da芯片分别将处理后的音频数据传输至终端设备。

具体的，通过以下实例进行详细说明：

例如，现在有3种模拟信号需要采集，共24路输入，6路输出，经过合成处理后输出。根据需求，可以选择4个dsp来处理采集到的数据，可将ad/da芯片分为4组，划分的原则是其ad芯片的数据或da芯片的数据是由dsp1～dsp4中哪个芯片来进行处理。

fpga作为一个中转站，与ad芯片连接进行模拟音频的采集，根据各个dsp划分的功能模块，fpga将相应通道的数据传输至对应功能的dsp进行处理，dsp1～dsp3可分别处理3种功能的信号，再由dsp4来合成，最后将数据返回到fpga，再由da芯片传送到耳机输出端。

以第一组ad芯片为例对ad/da与fpga通信设计进行说明。ad/da芯片与fpga使用同步串口进行通信，fpga向第一组ad芯片提供统一的工作主时钟mclock_1、位同步信号sclk_1，向组内四个ad芯片分别提供帧同步信号lrck_11～lrck_14，然后通过四根数据线sdata_11～sdata_14分别从组内四个ad芯片接收数据。

整个音频处理模块的时钟系统在设计之初可以根据相应之间的关系全部确定，只要符合相应之间的关系，使系统可以同步正常运行即可。

dsp1～dsp4也使用同步串行数据接口与fpga进行通信，fpga向dsp芯片提供位同步信号clkrx和帧同步信号fs，然后通过数据线dr向dsp发送数据，经过处理合成后，再由数据线dx经过fpga后发送到da芯片后变成模拟信号，传到耳机端。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。