專利名稱：并聯(lián)擴展式多路音頻交換混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種音頻信號交換混合的裝置，特別是一種并聯(lián)擴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用集成電路來實現(xiàn)，其交換容量小(一般為8X8以 內(nèi))，并且在音頻信號的混合上沒有成熟的解決方案。一個多輸入輸出的交換系統(tǒng)可以抽象 為一個矩陣M，其輸入和輸出信號抽象為兩個向量(X，y)，裝置實現(xiàn)的功能就是將輸入向量 通過矩陣的運算轉(zhuǎn)換為輸出向量
<formula>formula see original document page 3</formula>對于一個音頻交換混合裝置，矩陣M中各元素的值即代表了某路輸入與某路輸出 的對應關(guān)系，以及音量信號。最終，單獨的某路輸出信號y」可以表示為<formula>formula see original document page 3</formula>一個容量為nXm的矩陣可以實現(xiàn)η路輸入到m路輸出的交換。一般地，為了實現(xiàn) 矩陣容量的擴展，需要將多個矩陣級聯(lián)。如
圖1所示，將一個nXn矩陣擴展為2nX2n矩 陣，需要使用4個nXn矩陣(A、B、C、D)，以及兩組信號選擇器(K1、K2)。以此類推，擴展成 3ηΧ3η矩陣需要使用9個nXn矩陣，擴展成4ηΧ4η矩陣需要使用16個nXn矩陣。使用 此類方式實現(xiàn)矩陣容量擴展無疑會造成設(shè)備資源的浪費，包括增加矩陣間的信號連線、開 關(guān)等。因此現(xiàn)有大部分交換矩陣芯片沒有或者只有部分混合功能，只能實現(xiàn)一定數(shù)量內(nèi)的 信號混合。而且，有些整合技術(shù)一體化的程度較低。
實用新型內(nèi)容實用新型目的本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了減 少容量擴展使用的各種資源，提供一種具有高度封裝一體化的并聯(lián)擴展式多路音頻交換混
口農(nóng)且O技術(shù)方案本實用新型公開了一種并聯(lián)擴展式多路音頻交換混合裝置，包括兩個 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)模塊用于對音量進行縮小處理；用于對從外部采集到的某一路 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳來的過大音量進行縮小處理；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轉(zhuǎn)化為串行數(shù)
字信號；[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)字信號轉(zhuǎn)化為串行模 擬信號；所述輸出音量調(diào)節(jié)模塊用于對音量進行縮小處理，從而將經(jīng)過混合交換后的多路 音量信號縮小到正常的范圍之內(nèi)。所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)用于將一個音頻交換混合器的發(fā)送來的信號傳遞給另一個音 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)一時鐘的時鐘單元，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)換模塊傳來的串行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號；所述并串聯(lián) 轉(zhuǎn)換模塊用于將所述并聯(lián)數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為串聯(lián)數(shù)字信號傳送給所述數(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)及其來源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來源地址讀取相應音頻數(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鐘單元連接。本實用新型中，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)部有一個交換路徑表，表內(nèi)存儲了各 路輸入信號需要送到的目的地址，以及各路輸出信號的源地址。本實用新型中，優(yōu)選地，所述音頻混合單元包括16路24bit加法器。本實用新型中，優(yōu)選地，所述時鐘單元用于提供統(tǒng)一的全局時鐘。本實用新型中，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，并將信號按目的地址發(fā)向數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)， 同時接收發(fā)到本音頻數(shù)據(jù)交換混合矩陣的信號，并信號通過所述發(fā)送接收緩存送往數(shù)據(jù)處 理單元。有益效果本實用新型可以完成多路輸入到任一路輸出的混合，可以通過數(shù)據(jù)線 并聯(lián)實現(xiàn)交換容量擴展，同時具有高度的集成度和一體性。音頻信號的交換采用軟硬結(jié)合 的方式，對于在裝置內(nèi)傳輸?shù)囊纛l信號，直接通過音頻信號處理與收發(fā)模塊處理，實現(xiàn)本地 交換，即為硬交換；對于通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)送出和送入裝置的音頻信號，由傳輸協(xié)議進行網(wǎng) 絡(luò)交換，即為軟交換。信號的混合采用硬件加法器實現(xiàn)，速度快，同時各路輸出的隔離度高。 將裝有錄音軟件的計算機接入信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過截取網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)錄音功能。本 實用新型交換容量可根據(jù)實際需要進行擴展，其容量僅受數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做更進一步的具體說明，本實用新型 的上述和/或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)方案功能圖。[0025]圖2為本實用新型實施例中并聯(lián)式擴展式多路音頻交換混合裝置結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實用新型實施例中FPGA內(nèi)部模塊框圖。圖4為本實用新型混合模塊示意圖。圖5為本實用新型并聯(lián)交換容量擴展的實現(xiàn)示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型公開了一種并聯(lián)擴展式多路音頻交換混合裝置，包括兩 個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)模塊用于對音量進行縮小處理；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轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號；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)字信號轉(zhuǎn)化為串行模擬信號；所述輸出 音量調(diào)節(jié)模塊用于對音量進行縮小處理；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)用于將一個音頻交換混合器的 發(fā)送來的信號傳遞給另一個音頻交換混合器。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) 一時鐘的時鐘單元，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)換模塊傳來的串行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號；所述并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊 用于將所述并聯(lián)數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為串聯(lián)數(shù)字信號傳送給所述數(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)及其來源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來源地址讀取相應音頻數(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鐘單元連接，從而由時鐘統(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序。所述數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)部有一個交換路徑表，表內(nèi)存儲了各路 輸入信號需要送到的目的地址，以及各路輸出信號的源地址。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，并將信號按 目的地址發(fā)向數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，同時接收發(fā)到本音頻數(shù)據(jù)交換混合矩陣的信號，并信號通過 所述發(fā)送接收緩存送往數(shù)據(jù)處理單元。實施例圖2中顯示了兩個矩陣(矩陣1、矩陣2)通過數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)實現(xiàn)交換容量 擴展的信號流程。虛線框為使用FPGA實現(xiàn)的功能，所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)每個節(jié)點需具備 100Mbit/s的數(shù)據(jù)交換能力。信號交換實例1、從信號源輸入X11交換到信號輸出yn所需的信號流程及步驟(a)音頻信號從X11輸入后，首先經(jīng)過輸入音量調(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)芯片來實現(xiàn)；[0036](b)從音量調(diào)節(jié)單元輸出的音頻信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，送入FPGA進行處理；(c)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的串行數(shù)字信號，首先由串并轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號；(d)并行數(shù)字信號送入輸入緩存后，首先讀取交換路徑表，判斷該路信號的目的 地，若目的地為本矩陣內(nèi)的輸出端口，則將信號送入輸出緩存；(e)輸出緩存中的數(shù)字信號送入加法模塊，由加法模塊完成信號的混合；(f)加法模塊輸出的信號送入并_串轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號；(g)并-串轉(zhuǎn)換模塊輸出的串行數(shù)字信號送入數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為模擬音 頻信號；(h)數(shù)-模轉(zhuǎn)換模塊輸出的音頻信號經(jīng)過輸出音量調(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)芯片來實現(xiàn)。該交換流程完全在矩陣1內(nèi)部進行。2、從信號源Xln交換到y(tǒng)2m所需信號流程及步驟(a)音頻信號從信號源Xln輸入后，首先經(jīng)過輸入音量調(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，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信 號，送入FPGA進行處理；(c)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的串行數(shù)字信號，首先由串并轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信 號；(d)并行數(shù)字信號送入矩陣1的接收緩存后，首先讀取交換路徑表，判斷該路信號 的目的地，若目的地為其它矩陣的輸出端口，則將信號送入矩陣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)字信號送入加法模塊，由加法模塊完成信號的混合；(f)加法模塊輸出的信號送入并串轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號；(g)并串轉(zhuǎn)換模塊輸出的串行數(shù)字信號送入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊處理，轉(zhuǎn)換為模擬音頻 信號；(h)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的音頻信號經(jīng)過輸出音量調(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。本實施例中使用2個交換容量為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。與級聯(lián)擴展方式相 比，并聯(lián)擴展方式結(jié)構(gòu)簡單，且極大地減少所需要的硬件資源。如圖2、3所示，本實用新型中，單獨的并聯(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轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入處理模塊進 行處理；2、音頻交換混合矩陣將輸入端采集到的音頻信號送入相應輸出端口或數(shù)據(jù)收發(fā) 模塊，同時接收數(shù)據(jù)收發(fā)模塊傳送的音頻信號并送至相應輸出端口，完成數(shù)字信號的交換、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)上的目標地址；同時從數(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。實現(xiàn)矩陣的并聯(lián)擴展。4、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將音頻交換混合矩陣送出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出到信宿設(shè)備；5、人機交互模塊通過液晶屏和觸摸板實現(xiàn)設(shè)備操作、設(shè)置IP地址等控制、設(shè)置功能。也可以通過其他控制方式如RS232、RJ45網(wǎng)線等，配合計算機軟件實現(xiàn)對設(shè)備的控 制。在此基礎(chǔ)上，可以通過增加輸入、輸出音量控制模塊實現(xiàn)對任一路輸入、輸出信號 獨立的音量控制功能。各路信源輸入的音頻信號首先進入輸入音量調(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)過音量信號的音頻信號送入模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，由 模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入音頻交換混合矩陣進行處理；音頻 交換混合矩陣首先將將各路輸入信號按目的地，送入數(shù)據(jù)收發(fā)模塊或者數(shù)_模轉(zhuǎn)換模塊； 同時從數(shù)據(jù)收發(fā)模塊接收需要輸出到本地的信號，將需要輸出到本地的信號送入數(shù)模轉(zhuǎn)換 模塊；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，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輸出到信宿。人機交互模塊通過人機交互界面實現(xiàn)對音量調(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，從而實現(xiàn)對整個矩陣的控制。本實用新型中，輸入音量調(diào)節(jié)使用PGA4311音量控制芯片實現(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)換芯片實現(xiàn)(帶音量調(diào)節(jié)功能)。數(shù)字音頻信號的傳輸格式采用24bit左對 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)場可編程門陣列)實現(xiàn)。本實用新型中，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)。時鐘模塊時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)一的全局時鐘。采用統(tǒng)一時鐘可以有效地避免各模塊之間產(chǎn)生時間差，影響信號混合效
^ ο本實用新型中，模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片均工作于被動模式(Slave Mode)，使用左對 齊(Left Justified) 24bit PCM編碼方式傳輸數(shù)字音頻信號，由FPGA提供三個時鐘信號 系統(tǒng)時鐘(SCK)、位時鐘(BCK)和聲道時鐘(LRCK)。串并轉(zhuǎn)換模塊串并轉(zhuǎn)換模塊負責將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行處理。本模塊通過一個移位寄存器來存儲串行數(shù)據(jù)，根據(jù)聲道時 鐘(LRCK)的動作來控制并行輸出。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)及其來源地址存儲到高速數(shù)據(jù)緩存中，數(shù)據(jù)處理單元按來源地址讀取相應音頻數(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)及其來源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來源地 址讀取相應音頻數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元是一個內(nèi)部建立有一個交換路徑表，該表分輸入和 輸出兩部分。以一個ηΧη矩陣為例，輸入部分內(nèi)存儲了第1路 第η路輸入信號需要送到 的目的地址，其中每個輸入信號的目的地址可以有多個，數(shù)量無上限。輸出部分內(nèi)存儲了第 1路 第η路輸出信號的源地址，其中每路輸出信號的源地址有η個；輸出部分共有ηΧη個 輸入源地址，每個地址對應混合模塊的一個輸入。數(shù)據(jù)處理單元通過一個串口與人機交互模塊進行數(shù)據(jù)交互，根據(jù)串口發(fā)送過來的 命令對地址轉(zhuǎn)換表進行讀寫，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；若無效則送出數(shù)據(jù)0。加法器完成16個24bit 二進制數(shù)據(jù)的加 法，當結(jié)果大于OxFFFF時輸出OxFFFF，小于OxFFFF時輸出原加法結(jié)果。并串轉(zhuǎn)換模塊該模塊負責將混合模塊輸出的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)部通過一個移位寄存器產(chǎn)生串行輸出，根據(jù)聲道時鐘 (LRCK)的動作判斷讀取并行輸入。網(wǎng)絡(luò)接口單元該模塊是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的主要模塊，由FPGA配合專用網(wǎng)絡(luò)接 口芯片(RTL8019)來實現(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音頻數(shù)據(jù)發(fā)往交換網(wǎng)絡(luò)；同時接收發(fā)到本裝置的音頻數(shù)據(jù)和來 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)矩陣實現(xiàn)矩陣擴展的示意圖。圖中將3個并聯(lián) 矩陣接入數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，3個矩陣所接入的信源、信宿均可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成3nX3n矩 陣。本實施例中數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)使用以太網(wǎng)來實現(xiàn)。本實用新型中，有關(guān)音頻混合交換的技術(shù)內(nèi)容，也可以參見申請人與2009年5月 5日申請的名稱為一種多路輸入音頻混合交換方法，專利申請?zhí)枮?00910026743. 5的實用 新型專利文件。本實用新型中，音頻信號的交換采用軟硬結(jié)合的方式，對于在裝置內(nèi)傳輸?shù)囊纛l 信號，直接通過音頻交換混合矩陣，由輸入緩存轉(zhuǎn)發(fā)至輸出緩存，實現(xiàn)本地交換，即為硬交 換；對于通過數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)送出和送入裝置的音頻信號，由傳輸協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)交換，即為軟 交換。本實用新型中可以采用DSP (Digital Signal Processer，數(shù)字信號處理器)器件替 代FPGA實現(xiàn)交換矩陣和混合功能。采用其他種類的數(shù)據(jù)傳輸方式，如光纖等，進行數(shù)據(jù)傳 輸，組建數(shù)據(jù)傳數(shù)網(wǎng)絡(luò)。本實用新型提供了一種并聯(lián)擴展式多路音頻交換混合裝置的思路及方法，具體實 現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對 于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求一種并聯(lián)擴展式多路音頻交換混合裝置，其特征在于，包括兩個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)模塊用于對輸入音量進行縮小處理；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轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號；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)字信號轉(zhuǎn)化為串行模擬信號；所述輸出音量調(diào)節(jié)模塊用于對輸出音量進行縮小處理；所述數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)用于將一個音頻交換混合器的發(fā)送來的信號傳遞給另一個音頻交換混合器；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)一時鐘的時鐘單元，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)換模塊傳來的串行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字 信號；所述并串聯(lián)轉(zhuǎn)換模塊用于將所述并聯(lián)數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為串聯(lián)數(shù)字信號傳送給所述數(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)及其來源地址，數(shù)據(jù)處理單元按來源地址讀取相應音頻數(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鐘單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種并聯(lián)擴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，并將信號按目的地址發(fā)向數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，同時 接收發(fā)到本音頻數(shù)據(jù)交換混合矩陣的信號，并信號通過所述發(fā)送接收緩存送往數(shù)據(jù)處理單兀。
專利摘要本實用新型公開了并聯(lián)擴展式多路音頻交換混合裝置，包括兩個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)用于將一個音頻交換混合器的發(fā)送來的信號傳遞給另一個音頻交換混合器。本實用新型可以完成多路輸入到任一路輸出的混合，可以通過數(shù)據(jù)線并聯(lián)實現(xiàn)交換容量擴展。信號的混合采用硬件加法器實現(xiàn)，速度快，同時各路輸出的隔離度高。
文檔編號G10L19/00GK201557161SQ20092004867
公開日2010年8月18日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者劉揚 申請人:南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司