一种音频接口机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种音频接口机，包括：IO扩展接口、处理器、音频传输模块、增益运放电路和衰减运放电路，所述IO扩展接口和音频传输模块分别与所述处理器相连接，所述增益运放电路和衰减运放电路分别通过音频传输模块与所述处理器相连接。本实用新型能够在一个以太网线上同时发送和接收多个音频通道的数据，避免了现有音频系统的复杂性和局限性，单一链路上最多支持1024个通道的双向传输，延迟低；同时还能够通过IO扩展接口实现增益控制、衰减控制、静音控制和幻象供电等功能。
【专利说明】
一种音频接口机
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种接口机，尤其涉及一种音频接口机。
【背景技术】
[0002]CobraNet是综合硬件、软件和通信协议为一体的网络音频实时传技术，它的专利权在美国PeakAud1公司，CobraNet网络是美国PeakAud1公司开发的一种在以太网上传输专业非压缩音频信号的技术。开发CobraNet的目的之一就是在高速发展的计算机网络平台上找到一种实时和稳定的专业音频数据传输的方法，这也是将来专业音频领域发展的重要方向之一。我国的专业音响技术领域在国际上还处于发展阶段，国内使用CobraNet技术搭建大规模音响传输及控制系统的工程还是凤毛麟角。
[0003]EtherSound是一种简洁及开放标准的网络数字音频；同时，EtherSound是一种协议，它定义了音频是如何通过计算机网络进行传输的。通过EtherSound产品，可采用符合IEEE 802.3x的标准电缆与组件，简便、经济地创建超低时延音频网络。
[0004]由于CobraNet和EtherSound等通信协议都是各个厂家独立建立的协议标准，尽管其中的一些都遵循以太网的协议标准，但是并不是真正的国际标准，所以对日后的通用性和兼容性的设定存在一定的障碍。CobraNet技术虽然先进，但并非所有的音频工程都需要使用计算机网络进行音频信号传输，对于那些独立使用音响器材的Disco舞厅、中小型会议室和多功能厅等场合，目前不适合使用网络型设计，这样做只能是增加设计难度和提高成本。
[0005]CobraNet协议采样率最高支持96KHz，单一链路上的音频通道数量为128通道双向传输，并且不支持路由，最低延迟是l/3ms，这些数据性能和Dante协议比起来还是逊色一些;并且CobraNet协议没有故障备份。
[0006]而EtherSound协议的采样率最高只支持到96KHz，单一链路上最多支持512个通道，并且音频数据流只能单向通过HUB或Switch，最低延迟是125ys。
【发明内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种能够同时发送和接收多个音频通道数据的音频接口机。
[0008]对此，本实用新型提供一种音频接口机，包括:1扩展接口、处理器、音频传输模块、增益运放电路和衰减运放电路，所述1扩展接口和音频传输模块分别与所述处理器相连接，所述增益运放电路和衰减运放电路分别通过音频传输模块与所述处理器相连接。
[0009]本实用新型的进一步改进在于，还包括RS232通信接口，所述RS232通信接口与所述处理器相连接。
[0010]本实用新型的进一步改进在于，还包括通用输入输出端口，所述通用输入输出端口与所述处理器相连接。
[0011]本实用新型的进一步改进在于，还包括AD模块，所述音频传输模块通过AD模块连接至所述增益运放电路。
[0012]本实用新型的进一步改进在于，所述增益运放电路包括输入运放电路和增益电路，所述输入运放电路通过所述增益电路连接至外部的话筒和/或输入线路;所述输入运放电路通过AD模块连接至所述音频传输模块。
[0013]本实用新型的进一步改进在于，还包括DA模块，所述音频传输模块通过DA模块连接至所述衰减运放电路。
[0014]本实用新型的进一步改进在于，所述衰减运放电路包括输出运放电路和衰减电路，所述输出运放电路通过所述衰减电路连接至外部的话筒和/或输出线路;所述输出运放电路通过DA模块连接至所述音频传输模块。
[0015]本实用新型的进一步改进在于，还包括交换机，所述音频传输模块通过交换机连接至外部的网口。
[0016]本实用新型的进一步改进在于，还包括时钟管理电路，所述时钟管理电路与所述音频传输模块相连接。
[0017]本实用新型的进一步改进在于，还包括控制电路，所述控制电路包括增益控制电路、衰减控制电路、幻象供电电路和静音控制电路中的至少一种。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:能够在一个以太网线上同时发送和接收多个音频通道的数据，避免了现有音频系统的复杂性和局限性，单一链路上最多支持1024个通道的双向传输，最低延迟可以达到83.3ys;同时还能够通过1扩展接口实现增益控制、衰减控制、静音控制和幻象供电等功能。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型一种实施例的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。
[0021]如图1所示，本例提供一种音频接口机，包括:10扩展接口、处理器、音频传输模块、增益运放电路和衰减运放电路，所述1扩展接口和音频传输模块分别与所述处理器相连接，所述增益运放电路和衰减运放电路分别通过音频传输模块与所述处理器相连接。
[0022]如图1所示，本例还包括RS232通信接口、通用输入输出端口、AD模块、DA模块、交换机、时钟管理电路和控制电路，所述RS232通信接口和通用输入输出端口分别与所述处理器相连接;所述音频传输模块通过AD模块连接至所述增益运放电路，所述增益运放电路包括输入运放电路和增益电路，所述输入运放电路通过所述增益电路连接至外部的话筒和/或输入线路;所述输入运放电路通过AD模块连接至所述音频传输模块;所述音频传输模块通过DA模块连接至所述衰减运放电路，所述衰减运放电路包括输出运放电路和衰减电路，所述输出运放电路通过所述衰减电路连接至外部的话筒和/或输出线路;所述输出运放电路通过DA模块连接至所述音频传输模块;所述音频传输模块通过交换机连接至外部的网口 ；所述时钟管理电路与所述音频传输模块相连接;所述控制电路包括增益控制电路、衰减控制电路、幻象供电电路和静音控制电路中的至少一种。
[0023]如图1所示，优选的，所述增益控制电路、衰减控制电路、幻象供电电路和静音控制电路均通过GP1总线连接至1扩展接口；所述1扩展接口和通用输入输出端口分别通过GP1总线与所述处理器相连接;所述RS232通信接口和音频传输模块分别通过UART总线与所述处理器相连接;所述AD模块和DA模块分别通过I2C总线与所述音频传输模块相连接;所述输出运放电路、衰减电路以及外部的话筒和/或输出线路之间通过模拟信号线连接;所述输出运放电路通过差分信号线与所述DA模块连接;所述输入运放电路、增益电路以及外部的话筒和/或输入线路之间通过模拟信号线连接;所述输入运放电路通过差分信号线与所述AD模块相连接;所述时钟管理模块通过IIC总线与所述音频传输模块相连接，所述音频传输模块通过RGMii信号线与交换机相连接，RGMii是Reduced Gigabit Media IndependentInterface，属于一种四位数接口 ；所述交换机通过变压器连接至网口。
[0024]本例所述音频接口机为基于Dante协议的音频接口机，所述Dante协议为一种音频协议;所述处理器优选为STM32 ARM7，所述音频传输模块优选采用Audinate的Ultimo四路进四路出的网络音频传输芯片，所述通用输入输出端口为GP1借口，所述交换机为Switch;所述AD模块优选采用AD芯片，用于实现模数转换;所述DA模块优选采用DA芯片，用于实现数模转换。
[0025]也就是说本例所述音频接口机是基于Dante协议的，Dante数字音频传输技术继承了CobraNet和EtherSound两种音频传输技术的优点，与工作在OSI第二层(数据链路层)的CobraNet和EtherSound等音频传输技术不同，Dante技术工作在以太互联网络的OSI第三层即网络层，在实现了数据交换的同时，可以进行路由、通信流量控制、分组传输、差错控制和QoS服务等更高级的任务，使得Dante传输技术在单一链路的千兆以太网线上可以同时处理发送和接收数1024个通道，最高采样192KHZ的高质量音频数据;可以与其他设备共享网络资源;还采用了IEEE1588精密时钟协议进行同步和自动延时与带宽调整技术，使之网络音频信号最低延迟可达34ys;其还采用了Zeroconf协议(zero configure protocol零配置协议)、003服务(0皿1;^7(^361^;^6)自动网络延时和带宽匹配等技术，大大简化了安装配置的复杂性，实现了真正的即插即用和自配置，提高了管理的易用性；同时，也提供了故障备份和网络设备工作状态控制、监听、网络故障自愈恢复等功能，可远程监视管理系统设备工作状态。
[0026]本例所述音频接口机中，低延迟和严格的同步播放，可以满足最苛刻的音响系统的要求，并且与现有的IT设备的兼容性非常好。和传统的产品的不同之处是，Dante已经跨越了二层网络通信协议，完全采用更为先进和方便的IP三层通信协议，并且可以通过对Firmware的升级，直接过渡到AVB(Aud1 Video Bridging)协议，这是非常重要的一步。
[0027]本例所述音频接口机支持四路麦克风/线路信号输入，比如采用3.81凤凰端子，并支持四路麦克风/线路信号输出。信号输入可通过dante网络发送给所述处理器，所述音频接口机也可通过dante网络收到的音频流输送到麦克风/线路信号输出播放。
[0028]本例所述音频接口机可以做成四路进四路出、四路进零路出和零路进四路出等不同的规则，具体的可以根据现场应用需求选取产品。
[0029]本例所述音频接口机还可通过符合POE802.3af PD3标准的设备给其供电。借力Dante音频网络的灵活性和可扩展性，它可为整个设施里的麦克风和其他音频设备提供了输入和输出连接。相较于传统的铺设长距离音频电缆，其具有非常高的性价比和高效性。
[0030]通过增益运放电路，本例所述音频接口机支持十级增益可调，O、6、12、18、24、30、36、42、48和54 dBu ；输出灵敏度支持O、-6、-12dBu可调，频响达到20Hz?20KHz 土 0.5dBu ；每路输出均具有静音控制电路，每路输入具有48V幻象供电电路，可以方便给麦克风等设备供电。
[OO31 ] 如图1所示，本例优选采用Audinate的Ultimo四路进四路出的网络音频传输芯片作为音频传输模块，采用STM32 ARM7为处理器的主控制芯片，负责控制幻象供电电路、静音控制电路、增益控制电路和衰减控制电路等电路与音频传输模块之间的信息交互。
[0032]外部的话筒/平衡信号(弱电信号)通过增益运放电路再到AD模块，AD模块的AD芯片与音频传输模块的Ultimo芯片采用I2S通信，Ultimo芯片收到音频数据流后打包通过网络发送给其他设备(dante协议);Ultimo芯片从网络收到音频流解析后通过I2S协议发给DA模块，DA模块的DA芯片解码后差分输出到衰减运放电路输出AD芯片的工作模式、增益控制电路、静音控制电路以及幻象供电电路等都由处理器的STM32 AMR7控制。
[0033]本例所述音频接口机还可以通过其他终端设备通过RS232通信接口给其发送命令去控制增益、幻象供电和静音等等。Ultimo芯片通过dante协议从网络获取时间信息(IEEE1588协议)，通过IIC发送给时钟管理芯片调控时钟的相位和频率，整个网络系统中只有一个主设备，其他设备跟随主设备的时钟，整个音频系统时钟就同步，就不会有丢包的出现导致噪音的出现。Ultimo芯片也可以通过上位机软件通过TCP/IP协议给其发送控制命令。本dante接口机使用灵活，适合与其他产品集成在一个工程系统中使用。
[0034]本例符合dante网络协议，dante网络传输彻底摆脱了模拟信号传输过程中易受环境其他电磁干扰问题，其传输距离也得到了大大增加，安装和调试简单，布线更少，成本更低，可远程集中式管理。
[0035]本例在千兆网中，在单一的链接上支持512X512 48KHz/24Bit个音频通道，也就是共1024个双向通道。百兆网中，在单一的链接上支持48 X 48 48KHz/24Bit个音频通道，也就是共96个双向通道。对于96KHz/24Bit的音频数据流，信道容量减半。本例工作在48KHz还是96KHz，可由应用场景决定随意调换过来。
[0036]本例在两个音频接点之间采用千兆网连接的话，音频流延时和千兆网的标准是一样的，都是83.3us。本例所述音频接口机与EthereSound接口机相比的话，Dante协议采样率最高支持192KHz，单一链路上最多支持1024个通道的双向传输，最低延迟可以达到83.3ys，而EtherSound协议的采样率最高只支持到96KHz，单一链路上最多支持512个通道，并且音频数据流只能单向通过HUB或Sw itch，最低延迟是12 5μ s，所以Dante在性能上超过EtherSound。而且Dante可以提供故障备份，这对于现场活动来讲，是一个非常明显的优势。
[0037]采用CobraNet协议的接口机采样率最高支持96KHz，单一链路上的音频通道数量为128通道双向传输，并且不支持路由，最低延迟是l/3ms，这些数据性能和Dante协议比起来还是逊色一些。并且CobraNet协议没有故障备份。
[0038]本例能够在一个以太网线上同时发送和接收多个音频通道的数据，避免了现有音频系统的复杂性和局限性，单一链路上最多支持1024个通道的双向传输，最低延迟可以达到83.3ys;同时还能够通过10扩展接口实现增益控制、衰减控制、静音控制和幻象供电等功能，支持POE供电模块，所述POE (Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。
[0039]以上所述之【具体实施方式】为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本【具体实施方式】，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种音频接口机，其特征在于，包括:10扩展接口、处理器、音频传输模块、增益运放电路和衰减运放电路，所述1扩展接口和音频传输模块分别与所述处理器相连接，所述增益运放电路和衰减运放电路分别通过音频传输模块与所述处理器相连接。2.根据权利要求1所述的音频接口机，其特征在于，还包括RS232通信接口，所述RS232通信接口与所述处理器相连接。3.根据权利要求1所述的音频接口机，其特征在于，还包括通用输入输出端口，所述通用输入输出端口与所述处理器相连接。4.根据权利要求1至3任意一项所述的音频接口机，其特征在于，还包括AD模块，所述音频传输模块通过AD模块连接至所述增益运放电路。5.根据权利要求4所述的音频接口机，其特征在于，所述增益运放电路包括输入运放电路和增益电路，所述输入运放电路通过所述增益电路连接至外部的话筒和/或输入线路;所述输入运放电路通过AD模块连接至所述音频传输模块。6.根据权利要求1至3任意一项所述的音频接口机，其特征在于，还包括DA模块，所述音频传输模块通过DA模块连接至所述衰减运放电路。7.根据权利要求6所述的音频接口机，其特征在于，所述衰减运放电路包括输出运放电路和衰减电路，所述输出运放电路通过所述衰减电路连接至外部的话筒和/或输出线路;所述输出运放电路通过DA模块连接至所述音频传输模块。8.根据权利要求1至3任意一项所述的音频接口机，其特征在于，还包括交换机，所述音频传输模块通过交换机连接至外部的网口。9.根据权利要求1至3任意一项所述的音频接口机，其特征在于，还包括时钟管理电路，所述时钟管理电路与所述音频传输模块相连接。10.根据权利要求1至3任意一项所述的音频接口机，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路包括增益控制电路、衰减控制电路、幻象供电电路和静音控制电路中的至少一种。
【文档编号】H04L12/10GK205647562SQ201620505373
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】刘建威
【申请人】深圳市东微智能科技股份有限公司