基于CPLD的多路音频采集系统
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科技情报开发与经济
文 章 编 号 ：０ ５ ６ ３ （ｏ ７ Ｏ — ２ ８ ０ １０ — ０ ３２ ｏ ）７ ０ ３ — ３
Ｓ ｌ Ｅ ＨＩＦ Ｒ Ａ ＩＮＤ ＼ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ— Ｃ Ｏ Ｍ Ｔ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ Ｏ Ｅ ＣＮＭ
框图 ．
时， 需要额外 的总线切换 电路 ， 所用器件较 多， 占用 电路板的面积较大 。 因此， 在这里选用一片双 口Ｒ Ｍ作为数据缓 冲区 。 Ａ 多年来 ， 多国家和地区（ 许 包括 我国 ）都将科学 论文在 Ｓ Ｉ 据库 ， Ｃ数 的收录和引用情况作为衡量科学 工作者和研究机构的研究绩效 和水准 的标尺 ， 但是 由于 Ｓ Ｉ 据库本身开发 的目的并 不是用于也不适合这种 Ｃ数 用途 。 这一 衡量方法存在着很多 的不足 和偏差之处 。 Ｓ 是 ＩＩ Ｅ Ｉ ｓ 为了定量 分析和评估研究绩效和水准 的目的特别开发 出来 的一个数据库 ， 通过对 该数据库 的试用 ， 笔者认为 比一直以来使用的 Ｓ Ｉ 录和引用 的衡量方 Ｃ收
的不足 ， 充分利用 了 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ的优越性 ， 系统灵活 ， 使 开发周期短 ， 更具可
扩展 性 ］本系统实现 了多路音频数据 的同时采集 ， ｔ ｏ 并采用 合适 的缓 冲
机制 ， 既避免了过于频繁的中断微处理 器， 减小 了微处理器 的压力 ， 又使
音频信号的延迟达到最小 。
种多媒 体系统 。 因此 ， 本系统 中所选用的 Ａ Ｃ应满足上述条件。 Ｄ
计算及 实验测试 ， 当缓冲区大小 为 ２ ｂ 时最为适宜。 ｋ 由于 Ａ Ｃ的采样精 Ｄ 度为 １ 位 ， 以每路数据 的每个采样点将产生两个字节的数据 ， ６ 所 四路数 据每次采样将产生 ２ ｘ ＝ 的数据 ， ｋ 的缓冲区可以缓 冲 ２ ｂ ＝ ４８ ｂ ｂ ２ｂ ／ｋ ｋ８ｂ ２６次采样 。而采样率 为 ４ ． ｋ ，则数据缓 冲周 期为 ２６４ ． ｋ ｚ ５ ５ ４１ ｂ ５／４ Ｈ ＝ ． １ ８ ｍ， ｓ 由此使音频信 号所产生 的时延在本 系统 中是允许的。
２０ 年 ０７
第 １卷 ７
第７ 期
收 稿 日期 ：０ ６ １－ ０ ２ ０ — １２
基 于 Ｃ Ｌ 的 多路 音 频 采 集 系 统 Ｐ Ｄ
张 宏， 师 卫， 齐 伟
（ 太原理工大学 ， 山西太原 ，３ ０４） ００ ２
摘 要 ： 绍和 实现 了一种 可适 应 于 多种 应 用环 境 的 多路 高速 音 频 数据 采 集 系统 。 介 文献 标 识 码 ： Ａ
采样部分先将输 入模拟音频信号放大 ，然后将模 拟信号转换 为数字信 号。 转换及 控制部分主要负责整个 系统 的控 制， 并将采样的数 据转 换为
一
关键 词 ： Ｐ Ｄ；Ｓ 音频 采 集 ＣＬ Ｉ： ２ 中 图分 类 号 ：Ｎ １ Ｔ ９２
在信息化 日益加速发展的今天 ， 诸如远程教学 、 电话会 议 、 网络广播
对 于数据流的缓冲可以采用 多种机制 ， 以用两 片单 口 Ｓ Ａ 实现 可 ＲＭ 的“ 乒乓 ” 缓冲机制 ， 也可用一片双 口 Ｒ Ｍ实 现。 Ａ 用两 片单 口 Ｓ Ａ 实现 ＲＭ
采样精度为 １ 位 。 ６ 为了满足不同场合的应用 ， 将输 入音频信号 的增益设 为可调的。 采集到的音频信号由微控制器接收， 于篇 幅， 限 本文 省去 了微
功耗大 、 活性差 、 灵 稳定性差 。 本音频采集 系统用 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ代替这些 分立元件 ， 服了传统实现方法 克
２１ 采 样 ．． １
源信号的放大增益设 为可调 的， 本设计 中用可编程放大器来放大输入信
号。 信号经放大 器放 大后 通过 ＭＤ转换 为数字信号 ， 采样精度 为 １ ， ６位 采样速率为 ４ ．ｋ ｚＡ ４１ Ｈ ， Ｄ输 出采用 Ｉ 总线 。 总线是飞利浦公 司为数 Ｉ 字音频设备之 间的音频数据传输而制定的一种总线标准 ， 广泛应 用于各
了某个学科中的论 文总数 和引文总数 ， 并可 以从时间变化趋势来了解该
学科 的研究现状。
研究前沿是一些具有共 同特性 的高被引论文的集合 ， 对于指导研究 人员发现有价值的研究方 向极为有用 。研究前沿采用聚类分析的算法 ， 将被某一学科领域 中的一定数 目不同文章同时引用的高被引论文集 合
法 更适 用和更具有针对性 。 数据库对 引文数据 的统计 和分析 ， 能够 该 还 帮助科学研究人员了解学科领域 的热 门课题 ， 现具有潜在突破性 的研 发
究方 向。
本设计 中 ， 系统 整体分为采样 、 将 转换及控 制、 数据缓 冲 ３ 部分 。 个
引用数应 多 于 ４次 ，要达到前 １ ％则需 被引用 ５ ３次 以上 ，要 达到 前 Ｏ １ ｌ 水平， ． ％ｆ Ｏ ￣ 更需要被引用高达 ３ ３ 。 １ 次 学科排名 （ ｉｄｆ ｎ ｉｇ） Ｆｅ ａｋｎ ｓ显示 ｌ ｔ
２１ ． ２ 缓 冲 ．
为了避免过于频 繁的中断微控 制器 ， 减小微控制 器的压力 ， 又使 而
１ 系统 功能 要求
本系统 以实现四路音频信号的实时采集 为例 ， 采样速 率为 ４ ． ｋ ｚ ４１ Ｈ ，
音频信号的延迟达 到最小 ， 系统中加入一定大小 的数据缓 冲区 。 经理 论
等系统 的应用迅速兴起 ， 在这 些应用中 ， 高速音频数据采 集技术成 为其
关 键 的环 节 。
定的格式写入数据缓 冲区。 冲部分主要完成数据缓 冲的功能。 缓 在采样部分 ， 因在不 同的应 用场合音源信号 的强 弱不同 ， 因此 对音
在音频数据采集的实现方法 中， 统的做 法是将控制信 号 、 传 移位 寄 存器 、 发器 、 触 计数器等用分立元件组 成 ， 扶而使 电路结 构复杂 、 成本高 、
科技情报开发与经济
文 章 编 号 ：０ ５ ６ ３ （ｏ ７ Ｏ — ２ ８ ０ １０ — ０ ３２ ｏ ）７ ０ ３ — ３
Ｓ ｌ Ｅ ＨＩＦ Ｒ Ａ ＩＮＤ ＼ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ— Ｃ Ｏ Ｍ Ｔ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ Ｏ Ｅ ＣＮＭ
框图 ．
时， 需要额外 的总线切换 电路 ， 所用器件较 多， 占用 电路板的面积较大 。 因此， 在这里选用一片双 口Ｒ Ｍ作为数据缓 冲区 。 Ａ 多年来 ， 多国家和地区（ 许 包括 我国 ）都将科学 论文在 Ｓ Ｉ 据库 ， Ｃ数 的收录和引用情况作为衡量科学 工作者和研究机构的研究绩效 和水准 的标尺 ， 但是 由于 Ｓ Ｉ 据库本身开发 的目的并 不是用于也不适合这种 Ｃ数 用途 。 这一 衡量方法存在着很多 的不足 和偏差之处 。 Ｓ 是 ＩＩ Ｅ Ｉ ｓ 为了定量 分析和评估研究绩效和水准 的目的特别开发 出来 的一个数据库 ， 通过对 该数据库 的试用 ， 笔者认为 比一直以来使用的 Ｓ Ｉ 录和引用 的衡量方 Ｃ收
的不足 ， 充分利用 了 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ的优越性 ， 系统灵活 ， 使 开发周期短 ， 更具可
扩展 性 ］本系统实现 了多路音频数据 的同时采集 ， ｔ ｏ 并采用 合适 的缓 冲
机制 ， 既避免了过于频繁的中断微处理 器， 减小 了微处理器 的压力 ， 又使
音频信号的延迟达到最小 。
种多媒 体系统 。 因此 ， 本系统 中所选用的 Ａ Ｃ应满足上述条件。 Ｄ
计算及 实验测试 ， 当缓冲区大小 为 ２ ｂ 时最为适宜。 ｋ 由于 Ａ Ｃ的采样精 Ｄ 度为 １ 位 ， 以每路数据 的每个采样点将产生两个字节的数据 ， ６ 所 四路数 据每次采样将产生 ２ ｘ ＝ 的数据 ， ｋ 的缓冲区可以缓 冲 ２ ｂ ＝ ４８ ｂ ｂ ２ｂ ／ｋ ｋ８ｂ ２６次采样 。而采样率 为 ４ ． ｋ ，则数据缓 冲周 期为 ２６４ ． ｋ ｚ ５ ５ ４１ ｂ ５／４ Ｈ ＝ ． １ ８ ｍ， ｓ 由此使音频信 号所产生 的时延在本 系统 中是允许的。
２０ 年 ０７
第 １卷 ７
第７ 期
收 稿 日期 ：０ ６ １－ ０ ２ ０ — １２
基 于 Ｃ Ｌ 的 多路 音 频 采 集 系 统 Ｐ Ｄ
张 宏， 师 卫， 齐 伟
（ 太原理工大学 ， 山西太原 ，３ ０４） ００ ２
摘 要 ： 绍和 实现 了一种 可适 应 于 多种 应 用环 境 的 多路 高速 音 频 数据 采 集 系统 。 介 文献 标 识 码 ： Ａ
采样部分先将输 入模拟音频信号放大 ，然后将模 拟信号转换 为数字信 号。 转换及 控制部分主要负责整个 系统 的控 制， 并将采样的数 据转 换为
一
关键 词 ： Ｐ Ｄ；Ｓ 音频 采 集 ＣＬ Ｉ： ２ 中 图分 类 号 ：Ｎ １ Ｔ ９２
在信息化 日益加速发展的今天 ， 诸如远程教学 、 电话会 议 、 网络广播
对 于数据流的缓冲可以采用 多种机制 ， 以用两 片单 口 Ｓ Ａ 实现 可 ＲＭ 的“ 乒乓 ” 缓冲机制 ， 也可用一片双 口 Ｒ Ｍ实 现。 Ａ 用两 片单 口 Ｓ Ａ 实现 ＲＭ
采样精度为 １ 位 。 ６ 为了满足不同场合的应用 ， 将输 入音频信号 的增益设 为可调的。 采集到的音频信号由微控制器接收， 于篇 幅， 限 本文 省去 了微
功耗大 、 活性差 、 灵 稳定性差 。 本音频采集 系统用 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ代替这些 分立元件 ， 服了传统实现方法 克
２１ 采 样 ．． １
源信号的放大增益设 为可调 的， 本设计 中用可编程放大器来放大输入信
号。 信号经放大 器放 大后 通过 ＭＤ转换 为数字信号 ， 采样精度 为 １ ， ６位 采样速率为 ４ ．ｋ ｚＡ ４１ Ｈ ， Ｄ输 出采用 Ｉ 总线 。 总线是飞利浦公 司为数 Ｉ 字音频设备之 间的音频数据传输而制定的一种总线标准 ， 广泛应 用于各
了某个学科中的论 文总数 和引文总数 ， 并可 以从时间变化趋势来了解该
学科 的研究现状。
研究前沿是一些具有共 同特性 的高被引论文的集合 ， 对于指导研究 人员发现有价值的研究方 向极为有用 。研究前沿采用聚类分析的算法 ， 将被某一学科领域 中的一定数 目不同文章同时引用的高被引论文集 合
法 更适 用和更具有针对性 。 数据库对 引文数据 的统计 和分析 ， 能够 该 还 帮助科学研究人员了解学科领域 的热 门课题 ， 现具有潜在突破性 的研 发
究方 向。
本设计 中 ， 系统 整体分为采样 、 将 转换及控 制、 数据缓 冲 ３ 部分 。 个
引用数应 多 于 ４次 ，要达到前 １ ％则需 被引用 ５ ３次 以上 ，要 达到 前 Ｏ １ ｌ 水平， ． ％ｆ Ｏ ￣ 更需要被引用高达 ３ ３ 。 １ 次 学科排名 （ ｉｄｆ ｎ ｉｇ） Ｆｅ ａｋｎ ｓ显示 ｌ ｔ
２１ ． ２ 缓 冲 ．
为了避免过于频 繁的中断微控 制器 ， 减小微控制 器的压力 ， 又使 而
１ 系统 功能 要求
本系统 以实现四路音频信号的实时采集 为例 ， 采样速 率为 ４ ． ｋ ｚ ４１ Ｈ ，
音频信号的延迟达 到最小 ， 系统中加入一定大小 的数据缓 冲区 。 经理 论
等系统 的应用迅速兴起 ， 在这 些应用中 ， 高速音频数据采 集技术成 为其
关 键 的环 节 。
定的格式写入数据缓 冲区。 冲部分主要完成数据缓 冲的功能。 缓 在采样部分 ， 因在不 同的应 用场合音源信号 的强 弱不同 ， 因此 对音
在音频数据采集的实现方法 中， 统的做 法是将控制信 号 、 传 移位 寄 存器 、 发器 、 触 计数器等用分立元件组 成 ， 扶而使 电路结 构复杂 、 成本高 、
