[实用新型]一种基于USB高速接口的音频采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及音频采集领域，具体涉及一种基于USB高速接口的音频采集装置。

背景技术

在现代工业生产、控制和科学研究中，对各种现场数据进行采集、传输并处理已是必不可少的组成部分。音频数据采集系统，它主要完成音频信号的采集、A/D转换、数据处理，然后通过接口总线将处理后的数据送入计算机作进一步处理。以前的数据采集系统中，处理器一般采用单片机，单片机价格比较低廉、结构简单、接口扩展能力强。但很明显的缺点就是数学运算能力差，对于实时性要求高、传输率要求快、对信号的数学处理比较复杂的领域来说，单片机就显得力不从心了。同样在和上位机之间的数据传输问题上，传统的数据采集板卡，主要有基于PCI、232、485等总线的板卡。基于PCI接口的板卡由于受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制，不可能挂接很多设备，而基于232串口的板卡其速度大大限制了其应用范围。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术中的不足，提供了一种结构简单，操作简便，成本低，工作效率高的基于USB高速接口的音频采集装置。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于USB高速接口的音频采集装置，由音频采集处理模块、FPGA模块、通信模块顺序连接构成，音频采集处理模块与FPGA模块相连，将模拟信号转换为数字信号后送入FPGA模块中。

所述音频采集处理模块包含麦克风输入和音频线输入两种数据输入方式。

所述FPGA模块内包括FIFO控制单元、USB接口控制单元、寄存器配置单元、I2C控制单元和串/并联转换控制单元，音频采集处理模块通过串/并联转换控制单元与FIFO控制单元相连接，FIFO控制单元与USB接口控制单元连接，USB接口控制单元与通信模块连接，寄存器配置单元通过I2C控制单元与音频采集模块连接。

所述FPGA模块经verilog硬件语言编程配置后作为整个音频采集系统的主控单元。

所述通信模块为USB2.0通信模块，分别与FPGA和上位机相连，用于将硬件部分采集到的音频数据送入上位机中做进一步处理。

所述上位机用于对采集到的音频数据进行实时监测，显示和保存。

由于采用以上技术方案，本实用新型具有以下突出效果：

1.装置结构简单，操作简便，成本低，工作效率高；

2.在实际实用中，本实用新型采用的FPGA具有单片机无法比拟的优势：运行速度快，FPGA内部集成锁相环，可以把外部时钟倍频，现有芯片最高工作频率可达300MHz；内部程序并行运行，FPGA不同逻辑可以并行执行，可以同时处理不同任务，使FPGA工作更有效率。采用的USB接口支持热插拔，通用性强，传输速度快，USB2.0接口最高传输速度理论上可达到480Mbps，非常适合用在音频数据高速实时采集系统中。

附图说明

图1是本装置的结构框图；

图2是FPGA内部结构图；

图3是USB接口控制原理图；

图4是在实际应用中的工作流程图。

具体实施方式

本实用新型将结合附图，通过以下实例做进一步的说明。

图1为整个系统的框架图。语音采集部分包括麦克风等输入设备和音频编解码芯片。本实用新型音频编解码芯片采用的Wolson公司的WM8731,该芯片的音频采样率最高可达到96KHZ，32bits，可满足本设计中高品质音频信号采集的要求；支持I2S模式、左对齐模式、右对齐模式和DSP模式4种音频数据格式，便于采集后的数据处理。FPGA逻辑控制模块采用altera公司cycloneII系列EP2C35F芯片，该款芯片有35000个逻辑单元，105个M4KRAM块和483KbitSRAM，35个嵌入式乘法器和四个锁相环，丰富的芯片资源可充分满足设计需要。本实用新型USB2.0通信模块采用Cypress公司的CY7C68013A芯片,该芯片包括：USB2.0高速收发器，内部16KBRAM、4KBFIFO、I2C、UART控制器等，最高能实现480Mbps的速度，可满足本设计中大数据量的实时传输要求。