[发明专利]基于FPGA的多路语音广播系统及实现方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种数字化多路语音广播信号系统的解决方案，尤适用于多报告人系统中的语音听讲选择。 

背景技术：

目前，公知的语音系统是由多路音频电路组成，其中通过单片机的控制来实现各路语音信号的数字化处理过程是其主要的方法，所使用的音频编码/解码芯片都已内置模/数与数/模转换电路，无需再另行设计转换电路。由于单片机的接口资源有限，且硬件资源已经定制，因此在组织多路语音广播系统时会大大限制应用的灵活性和通用性。可见的限制主要是： 

1.各路语音广播使用独立的数字信号传输电路，以致语音接收端的连线工程复杂化，限制了广播系统的语音路数。 

2.数字语音信号在CPU的控制下经过缓存处理，再通过网线传输，整个结构的实现很复杂，有一定的延时，占用CPU的运行时间，影响数据处理能力； 

3.通过一个中间设备(如控制矩阵)来选择或仲裁语音通道，限制了语音系统中各听讲点的主动选择性； 

4.作为独立的应用系统存在，缺少嵌入其它系统的接口，限制了与其他系统交互的功能设计。 

发明内容：

为了克服上述不足，本发明提供一种新的设计思想，该思想是基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的数字化语音信号处理。这种语音处理方式在保证传输过程中抗干扰能力的基础上，能够有效提高系统的工程简洁性和配置灵活性。 

一种基于FPGA的多路语音广播系统，其特征在于：是由网线构成的网络传输结构；该拓扑结构中有若干个听讲点，每个听讲点的结构模块依次为音频编解码芯片、数据传输控制模块以及驱动接收电路模块；选择一个听讲点作为同步主站，始终定时发送同步帧，而其余的听讲点均设有若干个选择按钮和一个讲话控制按钮；其特征是：采用网络传输结构将数字语音信号进行传输，使得每一个听讲点都有权利选择他想收听的语音信息。 

所述的基于FPGA的多路语音广播系统的实现方法，其特征在于：作为 同步主站的听讲点，始终定时发送同步帧；其中任意一个听讲点均可发起会话；发送端的语音信号通过音频编解码芯片来实现语音信号到数字信号的转换；再将转换过后的数字信号输入到数据传输控制模块中，进行缓冲存储及本地地址编码，且只对发起会话的听讲点分配独立地址；在同步及发送时间控制模块的作用下对该数字信号进行编码形成数据帧并输入到驱动接收电路模块中，形成差分发送信号经由网线在局域网内实时发送； 

语音网络中的听讲点选择接收来自其它听讲点的语音信息；接收端的差分接收信号经驱动接收电路模块转换成数据接收信号并送入数据传输控制模块，对该数据帧进行解码得到本地地址和语音数据，根据本地地址判断语音数据是否有效，将有效的语音数据进行缓冲存储，经由数据传输控制模块送至音频编解码芯片来实现数字信号到语音信号的转换，最后通过耳机听到声音。 

本发明具体原理如下： 

1.基于FPGA技术建立TCM数据传输控制模块和D&R驱动接收电路模块，通过各听讲点的连接，构造仅有两对传输线的全双工多路语音数字信号传输平台，如：利用一条100Mbps速率的网络线缆中的两对双绞线可以无压缩的传输20路48kHz频率的语音数字信号。可以增加听讲点的个数，它不受地址编码及连线工程的限制。 

2.网络传输中的任意一个听讲点均可发起会话。发送端的语音信号通过音频编解码芯片来实现语音信号到数字信号的转换。再将转换过后的数字信号输入到数据传输控制模块中，进行缓冲存储及本地地址编码，在同步及发送时间控制模块的作用下对该数字信号进行编码形成数据帧并输入到驱动接收电路模块中，形成差分发送信号经由网线在局域网内实时发送。 

3.语音网络中的听讲点均可选择接收来自其它听讲点的语音信息。接收端的差分接收信号经驱动接收电路模块转换成数据接收信号并送入数据传输控制模块，对该数据帧进行解码得到本地地址和语音数据，根据本地地址判断语音数据是否有效，将有效地语音数据进行缓冲存储，经由数据传输控制模块送至音频编解码芯片来实现数字信号到语音信号的转换，最后通过耳机听到声音。 

4.在语音网络结构中设置有一个同步主站，定时发出同步传输帧，所有语音网络上的听讲点均可以按照TCM数据传输控制模块的设定而无冲突的 顺序发送自己的语音数据传输帧。