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潜水爱好者的水下数字式对讲机作者：乔月依来源：《中国科技教育》2019年第03期设计背景2017年暑假，我同父母去海南旅游，在旅游期间我体验过一次水下潜水活动。
这次潜水活动使我的脑子里突然浮现一个问题，为什么我在水下跟教练交流只能用手语呢，如果潜水者与教练的距离太远而导致教练看不清楚手语，是否会导致潜在危险的发生呢？海底环境错综复杂，有没有更安全有效的交流方法保證潜水员的安全？带着这些问题，我查阅了一些资料，并萌生出设计水下语音呼叫设备的想法。
水下通信原理无线电波在海水中传播时会发生严重的衰减，传输距离十分有限，而声波在水中的传播性能就好得多，频率范围在1Hz至50kHz之间的声波在水中的衰减较少，可以实现较远距离的传输。
而且使用声波作为水声通信的载体，设备简单，只需使用水声换能器将电、声信号进行转换即可实现信息传播。
与目前的其他研究成果不同的是，我们的设计采用了数字式单边带水下通信方案，通话的距离更远、音质更清晰。
水下对讲机的工作过程是：由麦克录音，再通过导线传进处理机。
处理机完成通信信号的调制，然后通过换能器转化成声音传输出去。
另外一个换能器接收到水里的声信号，在处理机里转换成话音送到耳机里，就能听到对方的通话。
总体设计方案作品用声波作为信息载体，由麦克、耳机、换能器和处理机组成。
将语音输入和输出设备（麦克和耳机）、放大电路、语音压缩模块、数字处理模块、换能器及电池等部件组装成一种可被潜水者佩戴的小型水下对讲机，通过对该装置内部芯片编写程序使之能够实现数字单边带通信功能。
处理后的信号经过发射器转化成水下的声波信号发到水中传播。
通过水听器（一种接收水下声信号的装置）接收水中的声信号，然后传输到水声通信机解调模块、语音信号解码模块，最终能够通过耳机放出声音信号。
系统设计方案如图1所示。
信号的处理过程是使用者通过麦克讲话，语音采集电路对语音信号进行采集，并对语音编码，将模拟量转换为数字量。
转换后的数字量传递给数字信号处理器，在处理器内进行调制，调制后的信号经DA转换为模拟信号，经功放放大后，由换能器发送给水声信号;接收端采集到水声信道传输的信号后，先经前放电路，对信号调理，AD把调理后的信号采集编码，由数字信号处理器解调，得到语音信号，经语音采集电路，由扬声器播放。
音频采样人说话的频率：100Hz，8KHz人耳能听到的频率范围：20Hz，20KHz一般音乐的频率范围：40Hz，15KHz音乐CD的采样标准：44.1KHz原始模拟信号通过一个模拟抗混叠滤波器，就可以消除语音信号中不感兴趣的高频分量。
语音编码语音编码分类：波形编码、参数编码；/ 高速编码、中速编码、低速编码；波形编解码器直接对波形信号进行采样和量化，再编码。
例如PCM、DPCM、ADPCM波形编码不适合于低俗话音编码，一般用于中高速编码。
音源编解码器混合编解码器语音识别数字回声回声消除主要是基于预测滤波器实现。
AIC23B系统的语音采集通过音频编解码芯片TLV320AIC23B（28个引脚，内置A/D、D/A和数字滤波器）实现。
AIC23B主要完成AD/DA转换，提供两类接口：一类是模拟接口，模拟接口是与MIC/LINEIN/Speaker模拟器件的接口；另一类是数字接口，数字接口是与DSP的多通道缓冲串口0的接口。
AIC23B是可编程的芯片，使用DSP的多通道缓冲串口1配置AIC23B，使AIC23B 工作在不同的参数状态。
DSP通过控制接口对设备寄存器进行编程。
控制模式：控制接口具有两种工作模式：3线的SPI模式和2线的I2C格式。
MODE引脚接地时为I2C 格式，拉高至VCC时为SPI模式。
SPI模式：I2C格式：AIC23B有11个控制寄存器，用于设置其工作方式。
模拟音频接口：AIC23B具有如下模拟接口：声道输入、送话器输入、声道输出、耳机输出。
数字音频接口：4种音频接口方式right-justified、left-justified、I2C、DSP，一般采用I2C和DSP模式，而这两种帧宽度不同，前者必须为16bit，后者可以为一个比特长。
两种方式均可以方便地与TMS320DM642的McASP串口相连接。
音频编解码模块电路设计采用TI公司的数字音频编解码芯片AIC23B完成音频信号的输入与输出。
利用 TI信号链解决方案加速手持终端手机设计手持终端 – 信号链结构图SN65LVDS30x -可编程 27 位显示屏串行接口发送器SN65LVDS301 串行器器件能够将 27 个并行数据输入转换成 1、2 或 3 个超低电压差分信号 (SubLVDS) 串行输出。
该器件可从并行 CMOS 输入接口加载具有 24 个像素位和 3 个控制位的移位寄存器。
除了 27 个数据位之外，该器件还将一个奇偶校验位与两个保留位添加到一个 30 位数据字中。
每个字均通过像素时钟 (PCLK) 锁入器件中。
奇偶校验位（奇数奇偶校验）使接收机能够检测单个位误码。
串行移位寄存器加载速度是像素时钟数据速率的 30、15 或 10 倍，具体取决于所用串行链路的数量。
像素时钟副本将在单个差动输出上输出。
特性FlatLink™3G 串行接口技术；与 SN65LVDS302 等 FlatLink3G 接收机兼容；输入支持 24 位 RGB 视频模式接口；24 位 RGB 数据、3 个控制位、1 个奇偶校验位及 2 个保留位均通过 1、2 或 3 个差动线路进行传输；SubLVDS 差动电压电平；有效数据吞吐量高达 1755 Mbps；三种节电工作模式；有源模式 QVGA 17.4 mW（典型值）；有源模式 VGA 28.8 mW（典型值）；断电模式0.5 µA（典型值）；待机模式0.5 µA（典型值）；总线交换可提高 PCB 布局灵活性；1.8 V 电源电压；ESD 额定值 >：2 kV (HBM)；典型应用：主机控制器至显示模块接口；像素时钟范围为 4 MHz-65 MHz；所有 CMOS 输入均具有自动防护功能；封装技术：80 引脚 5 × 5 毫米 µBGA®；EMI 非常低，可满足 SAE J1752/3 'M' 规范。
FlatLink 是德州仪器的商标。
音频codec调试心得本文介绍了一个CODEC芯片TLV320AIC3204音频CODEC的调试经验，记录一下芯片的调试过程中的一些心得。
1、硬件电路一个驱动的调试离不开硬件的电路的结构的与原理，调试驱动前要首先详细的了解驱动电路的原理，原理图如下：codec芯片的型号是TLV320AIC3204,这是TI公司的一款音频处理芯片，可以连接3路模拟mic输出，2路音频输出可以驱动耳机和扬声器。
与MCU的数字接口是I2S接口，可以采集语音和播放语音，芯片的配置接口支持I2C和SPI接口，本电路采用的I2C接口。
MIC经过一级放大器后把语音信号放大器TS472后输入到TLV320AI3204的第一路音频输入IN1接口。
电路如下图所示：MCU使用的NXP的IMXRT1021芯片，使用的是SAI2接口与CODEC芯片相连，根据TLV320AI3204的数据手册，配置I2S接口的MCLK为6.144M，采样率为48Kbps，双声道，16位语音数据，bit clk=48kpbs*2*16。
2、驱动程序驱动程序参考了TI官网提供的linux下的驱动程序代码，这个codec芯片的功能还是挺多的，支持多路语音输入，支持输入信号放大等众多功能，经过不断的调试成功的实现了从MCU输出一段音乐从codec芯片中播放出来，可以清楚听到播放的语音。
为了测试mic部分的电路的功能，采用一个一边录音，边播放的方式来测试电路，这个测试程序在nxp评估板上已经可以正常运行。
实现在这个电路上，codec输出的噪声，只有在Mic处输入的音乐很大时，codec才能播放出声音，同时还是具有很大的噪声。
3、问题的分析首先的怀疑程序有问题，可能是采集播放时，对音频数据的处理速度不连续造成的，通信修改程序，在采集的时间同步播放音乐，经过测试播放音乐正常，那说明播放部分没有问题。
可能出在采集上面，那是codec芯片的配置问题呢还是硬件的问题呢？codec芯片的这个配置参数是在另外一个产品上面使用，据说配置是可以实现录音的功能。
网友用的芯片总结（整理版）网友在各自领域中所用到的芯片总结1.音频pcm编码DA转换芯片cirrus logic的cs4344，cs43344334是老封装，据说已经停产，4344封装比较小，非常好用。
还有菲利谱的。
8211等。
2.音频放大芯片4558，833，此二芯片都是双运放。
为什么不用324等运放个人觉得应该是对音频的频率响应比较好。
3.244和245，由于244是单向a=b的所以只是单向驱动。
而245是用于数据总线等双向驱动选择。
同时245的封装走线非常适合数据总线，它按照顺序d7-d0。
4.373和374，地址锁存器，一个电平触发，一个沿触发。
373用在单片机p0地址锁存，当然是扩展外部ram的时候用到62256。
374有时候也用在锁数码管内容显示。
5.max232和max202，有些为了节约成本就用max202，主要是驱动能力的限制。
6.网络接口变压器。
需要注意差分信号的等长和尽量短的规则。
7.amd29系列的flash，有bottom型和top型，主要区别是loader区域设置在哪里？bottom型的在开始地址空间，top型号的在末尾地址空间，我感觉有点反，但实际就是这么命名的。
8.164，它是一个串并转换芯片，可以把串行信号变为并行信号，控制数码管显示可以用到。
9.sdram，ddrram，在设计时候通常会在数据地址总线上加22，33的电阻，据说是为了阻抗匹配，对于这点我理论基础学到过，但实际上没什么深刻理解。
10.网卡控制芯片ax88796，rtl8019as，dm9000ae当然这些都是用在isa总线上的。
11．24位AD：CS5532，LPC2413效果还可以12．仪表运放：ITL114，不过据说功耗有点大13、音频功放：一般用LM36814、音量控制IC. PT2257/9.15．PCM双向解/编码 ADC/DAC CW669116．2.4G双工通讯 RF IC CC250017．cat809，max809，这些是电源监控芯片，当低于某一电压以后比如3.07v等出现一个100ms的低电平，实现复位功能。
1 绪论TLV320AIC10使用过采样提供高分辨率的从数字到模拟（D / A）和从模拟到数字（A / D）的信号转换。
对于一般用途的应用程序,它允许2to1 MUX输入，内置抗混滤波器，如电话接口电路放大，驻极体话筒前置放大器，等。
接受常规的模拟信号和辅助输入。
该装置包含一对16位同步串行转换路径（一个方向），DAC之前包括一个内插滤波器和在ADC之后包含一个抽取滤波器。
FIR滤波器可以绕过提供灵活性和节省功率。
片上提供的其他功能包括定时（可编程的采样率，连续数据传输，和FIR旁路）和控制（可编程增益放大器，通信协议，等）。
西格玛三角洲体系产生高分辨率模数和数模转换在较低的系统成本。
TLV320AIC10设计提高了与DSP的通信。
连续的数据传输模式完全支持TI的DSP autobuffering（阿布）降低DSP中断服务的开销。
自动级联检测（ACD）使梯级编程简单，支持一个主级联操作和高达七位的次级联。
主机接口直接配置模式使用单线串行口直接编程内部寄存器没有从数据转换串口干扰，或没有复位整个装置。
事件监控模式使DSP监控如电话摘机振铃检测等得外部事件。
在低功率模式的转换，TLV320AIC10数据在采样率8 kSPS的功耗只有39毫瓦。
该装置的可编程功能是通过一个可以无缝连接接口的串行接口配置任何DSP接受4线串行通信，如tms320cxx。
选项包括软件复位，设备电源关闭，分别控制ADC和DAC，通信协议，信号的采样率，增益控制，以及系统的测试模式，如在附录A中列出了TLV320AIC10特别适合于各种各样的免提车载套件，V oIP应用，电缆调制解调器，语音和电话地区，包括低比特率，高质量的压缩，语音增强，识别与合成。
它的低群延迟特性使得它适合于单或多通道有源控制应用。
1.1 特性•c54xx的软件驱动程序•16位过采样A/D转换器•16位过采样D/A转换器•最大输出转换率：–22 kSPS的片上FIR滤波器–88 kSPS的旁路FIR•FIR旁路模式的音频带宽音频带宽和8 kSPS的最终采样率–90 dB的信噪比/ ADC和DAC数字信噪比为87 dB /杉木（杉木绕过88 kSPS的/ 5 V）–87 dB的信噪比/ ADC和DAC数字信噪比为85 dB /杉木（杉木绕过88 kSPS的/ 3.3 V）•芯片的FIR产生84 dB的信噪比ADC和85 dB的信噪比DAC在超过11 kHz的带宽时•内置的功能包括PGA，反走样的模拟滤波器，和通用运算放大器接口（如麦克风接口和混合接口）•无缝串口接口的DSP（TI tms320cxx，SPI，或标准的DSP）•自动级联检测（ACD）使级联编程简单，允许多达8个设备被连接在级联。
目录摘要 (1)关键字 (1)1 绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2课题研究的内容 (1)1.3国内外研究现状 (1)2. 数字音频概述 (3)2.1 数字音频的概念 (3)2. 2模拟音频数字化的过程 (3)2.2.2 量化 (4)2.2.3 编码 (4)2.3主要技术指标 (4)2.3.1 采样精度 (4)2.3.2 比特率 (5)3. 整体方案设计 (6)3.1 系统欲实现的功能： (6)3.2 系统采用的关键技术 (6)3.2.1自动增益控制（AGC） (7)3.2.2 采样 (7)3.2.3 缓冲 (7)4. 硬件系统设计 (8)音频采集板整体结构设计 (8)4.1 AIC31电路设计 (8)4.1.1 AIC31简介 (8)4.1.2 AIC31配置方案选择 (9)4.1.3模拟音频输入 (9)4.1.4自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC) (9)4.1.5 A/D转换 (9)4.1.6串行音频数据接口 (10)4.1.7 AIC31与CPLD的接口 (10)4.2音频数据缓冲设计 (10)4.2.1 缓冲方案选择 (10)4.2.2 缓冲区大小选择 (11)4.2.3音频数据缓冲区电路设计 (11)4.3 CPLD (12)5. 软件系统设计 (13)5.1软件开发所使用工具 (13)5.2 顶层设计 (13)5.2.1 CPLD与其它各部分的关系 (13)5.2.2 CPLD顶层模块划分 (13)5.3 UC接口模块设计 (14)5.3.1 启动/停止信号的检测 (14)5.3.2中断信号的产生 (15)5.3.3 LED状态控制 (15)5.4 ADC接口模块设计 (15)5.4.1 CPLD与AIC31的串行数字音频接口 (16)5.4.2 时钟产生器(clk_gen) (16)5.5 RAM控制模块设计 (17)5.5.1写RAM时序 (17)5.5.2 RAM控制主状态机 (17)5.5.3地址产生器 (17)5.6 波形仿真和结果分析 (18)5.6.1 ADC接口模块仿真 (18)5.6.2 RAM控制模块仿真 (19)5.6.3 UC接口模块仿真 (19)5.6.4 顶层设计仿真 (19)6. 总结和展望 (21)参考文献 (22)致谢 (23)多路音频采集器摘要：随着人们需求的变化，越来越多的应用场合需要多路音频的同时采集。
音频采样软件的应用与性能优化指南1. 介绍音频采样软件是一种用于录制、编辑和处理音频信号的专业工具。
它们被广泛应用于音频制作、音乐制作、电影制作等领域。
本文将详细介绍音频采样软件的应用和性能优化指南。
2. 什么是音频采样软件音频采样软件是一种能够从外部音频设备（如麦克风、乐器）捕捉声音，并将其转化成数字信号的软件。
通过音频采样软件，用户可以录制、编辑、处理和存储音频数据。
3. 音频采样软件的应用3.1 音频制作音频制作是音频采样软件最常见的应用领域之一。
在音频制作过程中，音频采样软件能够帮助用户录制、编辑和混音音频轨道，调整音频的音调、音量、效果等参数，以达到理想的音乐或声音效果。
3.2 音乐制作音乐制作是另一个重要应用领域。
音频采样软件提供了丰富的音频效果和处理工具，使音乐制作人能够创作出自己想要的音乐作品。
音频采样软件还能够在不同乐器之间进行音频采样，使得乐器演奏的音色更加多样化。
3.3 电影制作在电影制作中，音频采样软件用于录制和处理声音效果。
例如，音频采样软件能够帮助电影制作人合成各种环境音效（如雨声、风声），为电影场景增添真实感。
4. 音频采样软件的性能优化指南4.1 选择合适的软件和硬件首先，选择适合自己需求的音频采样软件和硬件设备非常重要。
在选择软件时，应考虑其是否支持所需的功能和格式，以及是否具备稳定性和兼容性。
在选择硬件时，应根据需求选择合适的麦克风、音频接口和音响设备。
4.2 音频文件格式的选择选择合适的音频文件格式可以提高采样软件的性能。
一般来说，无损格式（如WAV、AIFF）质量更高，但文件大小较大，对硬件要求较高；有损格式（如MP3、AAC）文件大小较小，但音质相对较差。
根据实际需求，选择合适的音频文件格式。
4.3 设置合适的采样率和位深度采样率和位深度是音频采样软件中重要的参数。
较高的采样率和位深度可以提高音频的质量，但同时也会增加文件大小和计算资源的开销。
根据实际需求，设置合适的采样率和位深度。
AIC3104音频采集芯片使用总结
（仅供内部使用）
修订记录
目录
1案例描述 (2)
2案例分析 (2)
3解决过程 (3)
4解决结果 (5)
5总结 (6)
关键词：
AIC3104 音频AD 经验总结
摘要：
AIC3104是TI的一款音频AD/DA芯片，在我们公司使用非常广泛，本文对开发过程中的使用心得和问题解决经验进行逐一列举，供相关驱动开发人员查阅及分享。
1 案例描述
AIC3104音频采集芯片在我们公司各产品线中使用非常广泛，无论在视频会议还是监控前端的各类产品中，都可以看见它的身影。
在使用该芯片的过程中，遇到过各类问题，并且逐一解决，考虑到这款芯片在我们公司各类产品中涉及之广，而且日后仍会继续使用，因此有必要将开发过程中的使用心得和各种问题的解决方法总结出来，供各相关驱动开发人员分享。
2 案例分析
常见问题1：采样率设置问题
众所周知，采样率正确与否，直接关系到音频质量与效果，一款新的硬件板到手后，有时会发生采集声音不正常，语音变调的问题，人说话的声音要么过快，要么过慢。
这显然和采样率设置有关，比如要求的采样率是48K，结果按照8K采样，那么声音就会变得很快，如果要求采样率是8K，结果按照48K采样，那么声音就会变慢。
采样率涉及到频率的概念，需要根据提供的时钟等综合考虑，AIC3104提供了若干寄存器，可以通过对这些寄存器的设置，来实现不同的采样率。
常见问题2：输入增益问题
AIC3104可以实现对声音的增益，有时会发生输入声音音量过高或者过低的问题，虽然媒体控制层可以通过软件算法来进行调节，但如果音源自身功率较小的话，效果并不显著，此时可以通过调整AIC3104的输入增益来获得比较高的音频输入。
常见问题3：无源输入音量过低问题
这里的无源输入通常就是我们常用的MIC，比如耳麦。
这种MIC没有外部电流驱动。
AIC3104通过相应硬件连接和寄存器设置，是可以支持无源MIC输入的。
常见问题4：采样位宽设置问题
采样率设置完成后，就要考虑采样精度了，也就是每次采样的位数或位宽，通常为16bit,32bit 等。
采样位宽如果设置不正确，就会出现杂音，左右声道变反等怪现象，所以，必须将音频芯片和主处理器的采样位宽统一。
常见问题5：输入声音爆音问题
这种问题发生时，当人说话的音调比较高时，就会夹杂的一些爆破音，使效果打了折扣，有时就算降低增益，也会出现，所以要从其他方面着手考虑了。
常见问题6：左右声道串音问题
这种问题只有在设备至少有两路音频输入的情况下才出现，当一路接入音源，另一路空置，结果播放采集上来的声音发现，另一路虽然空置，但仍有第一路的声音，只是音量较小。
虽然通过设置寄存器，将另一路关掉就没串音了，但意味着另一路也要作废，所以，从硬件着手排查是首先要做的。
常见问题7：左右声道设置问题
AIC3104支持立体声，也就是说，一些单路音频输入的设备只需要连接左声道或者右声道，这样采集上来的声音其中一个声道是空的。
硬件设计人员有时为了硬件设计的可靠和方便，选择其中一个声道输入声音，而软件设计人员由于一些原因，需要有声音的那个声道可能和实际音源输入的声道不同。
比如软件人员需要左声道有声音，而硬件上却连接的是右声道。
看到前人的一些驱动代码里，对这个问题的解决办法就是将一个声道的数据拷贝到另一个声道，让两个声道都有声音即可。
这样做没有任何问题，但内存数据的复制，无疑浪费了带宽，影响性能。
而AIC3104可以很方便的进行声道设置，控制采集声音的流向。
3 解决过程
1 采样率设置问题的解决办法
设置采样率前，要确定时钟频率，通常AIC3104的MCLK 接收外来时钟，可以询问硬件设计人员来得知提供给该引脚的时钟，或者最直接的办法是用示波器测量。
当AIC3104内部PLL 启用的情况下，根据MCLK 值，通过设置reg2~reg7的值来调整采样率，下表摘自AIC3104
使用手册，详细给出了MCLK 和寄存器值的对应关系：
2 输入增益问题的解决办法
AIC3104内部有一个PGA(Programmable Gain Amplifier)，通过设置它，就能实现内部的增益。
reg15是对左声道进行设置的，reg16是对右声道设置的。
3 无源输入音量过低问题的解决办法
无源输入时，首先确保硬件连接上AIC3104的MICBIAS 引脚和MIC 输入连接，具体连接见下图：
MICBIAS的作用是提供偏置电压，同时，还要对reg25进行设置，开启偏置电压，设置成2V或者2.5V。
4 采样位宽设置问题的解决办法
位宽设置是通过reg9来实现的，可以设置16bit,20bit,24bit和32bit。
5 输入声音爆音问题的解决办法
这个问题首先要查明输入源的电压，由于芯片本身承受电压范围大概在2.7V~3V,所以，一些大功率输出设备，比如DVD输出的声音连接到3104上，很容易出现爆音，而笔记本电脑输出的声音，通常是正常的。
使用示波器进行测量即可得知，如果输入音源的电压超过了芯片承载范围，那么芯片就有爆音存在。
所以，这个问题和音源有关，和芯片设置无关。
在硬件设计上，可以适当提高分压电阻，缓解这种情况。
6 左右声道串音问题的解决办法
这个问题首先要排除硬件设计，PCB排版布线等问题。
如果硬件设计没有问题，则还是要将目光定位在输入音源上。
仍然使用示波器进行输入音源电压测量，如果音源电压过高，超过芯片承载范围，那么串音问题就容易出现。
同样，硬件设计上可以适当提高分压电阻进行缓解。
7 左右声道设置问题的解决办法
reg17 ~ reg24可以对各个输入口以及左右声道的数据流向进行设置，可以将左声道的数据流向右声道，也可以将右声道数据流向左声道，这样，就算只接入一个声道，也可以进行设置，让两个声道都有数据，免除在驱动中进行数据拷贝，提升性能。
4 解决结果
当发生上述问题，在排除硬件自身问题后，按照描述的办法进行相应寄存器配置，基本可以得到解决，使AIC3104正常工作。
5 总结
在音频处理能力方面，AIC3104还是一款不错的芯片，而且控制方便，虽然在使用过程中也遇到过各种问题，但总结下来，大部分都是跟硬件设计或者软件配置相关的。
由于问题千变万化，造成问题的原因也复杂难测，所以本文的问题和解决办法，也只是一种参考，当问题出现后，还是要追踪到切实原因，从根本入手，才能彻底消除隐患，万无一失。
