USB音频设备类的音频信号同步解决方案

主板上的USB和音频接口的信号和质量检测方法USB和音频接口是现代计算机主板上必备的组件，它们在数据传输和音频输出方面发挥着重要的作用。

为了确保其良好的信号传输和高质量的音频输出，我们需要对它们进行信号和质量检测。

本文将介绍主板上的USB和音频接口的信号和质量检测方法。

一、USB接口的信号和质量检测方法USB（Universal Serial Bus）接口广泛应用于计算机及其他电子设备之间的数据传输。

在进行USB接口的信号和质量检测之前，我们首先需要了解USB接口的信号传输原理。

USB接口通过四条信号线来完成通信，分别是VCC（供电线）、D+（数据正线）、D-（数据负线）以及GND（地线）。

1. 信号检测方法为了检测USB接口的信号是否正常，我们可以使用专业的USB测试仪器进行检测。

USB测试仪器能够通过读取信号线上的电压波形来确定信号的正确性。

在进行检测时，我们需要注重以下几个方面：- 正确识别VCC、D+、D-和GND接线的对应关系；- 检查信号线上的电压波形是否符合USB协议的要求，例如正常情况下D+和D-信号应为高低电平交替；- 检测数据线上是否有干扰或噪音等不良因素，以保证数据传输的稳定性。

2. 质量检测方法USB接口的质量检测主要关注以下几个方面：- 插拔次数测试：通过模拟用户的插拔行为，检测USB接口的插拔耐久性，通常要求插拔次数不少于1000次；- 传输速度测试：通过检测USB接口的传输速度，确保其符合USB标准规定的速率要求；- 电流输出测试：检测USB接口供电的稳定性和输出电流是否符合标准要求。

二、音频接口的信号和质量检测方法音频接口用于计算机主板与音频设备之间的音频信号传输。

常见的音频接口包括耳机接口（3.5mm插孔）和扬声器接口。

下面是音频接口的信号和质量检测方法：1. 信号检测方法为了检测音频接口的信号传输质量，我们可以使用以下方法：- 使用音频测试仪器：音频测试仪器能够通过读取音频信号的幅值、频率和谐波情况来评估音频接口的信号质量；- 使用音频播放器进行测试：通过播放不同频率和音量的音频文件，检测音频接口的输出情况，包括音频是否失真、是否有杂音等。

USB解码方案引言USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是连接计算机与外部设备的一种标准接口技术。

它被广泛应用于计算机周边设备、移动设备和消费电子产品中。

一种常见的应用场景是使用USB接口连接音频设备，如DAC（数字模拟转换器）、音频接口等。

在音频领域，USB解码方案用于将数字音频信号转换为模拟音频信号，并用于提供更高质量的音频输出。

本文将介绍USB解码方案的基本原理、硬件实现和软件驱动等方面的内容。

1. USB解码方案的工作原理USB解码方案的工作原理可以简单划分为两个阶段：USB接口通信和数字音频转换。

1.1 USB接口通信USB接口通信是指通过USB总线传输数据，包括音频数据、控制指令等。

一般采用的是USB2.0或USB3.0标准，其中USB2.0的最高传输速率为480Mbps，而USB3.0的最高传输速率可达到5Gbps。

在USB接口通信中，需要使用USB控制器实现对USB总线的控制和数据传输。

USB控制器包括主控制器（Host Controller）和从设备控制器（DeviceController）。

主控制器负责管理USB总线上的设备，从设备控制器负责控制单个设备与主控制器之间的通信。

1.2 数字音频转换数字音频转换是指将USB接收到的音频数据转换为模拟音频信号。

这一过程需要使用DAC芯片（Digital-to-Analog Converter）来完成。

DAC芯片将数字音频信号转换为模拟音频信号，然后通过放大电路输出到音频输出接口。

2. USB解码方案的硬件实现USB解码方案的硬件实现主要包括USB接口芯片和DAC芯片。

2.1 USB接口芯片USB接口芯片是用于实现USB接口通信的关键部件。

常用的USB接口芯片有CY7C68300、USB2514等。

这些芯片具有良好的兼容性和稳定性，能够满足高速数据传输的要求。

2.2 DAC芯片DAC芯片是用于数字音频转换的关键部件。

说电脑音频接口解析USBHDMI和光纤的对比电脑音频接口解析：USB、HDMI和光纤的对比随着科技的进步和数字化时代的到来，电脑音频接口的选择变得越来越多样化。

常见的电脑音频接口包括USB、HDMI和光纤。

本文将会对这三种接口进行详细的介绍和对比，以便读者能够更好地了解它们各自的特点和适用场景。

一、USB音频接口USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）作为一种常见的连接接口，不仅仅是用来传输数据的，还可以传输音频。

USB音频接口为用户提供了方便的插拔式连接方式，并且在大多数电脑和其他设备中都得到了广泛的应用。

USB音频接口有许多优点。

首先，它的广泛性使得设备之间的连接更加简单，用户只需将USB线插入相应的接口即可实现音频传输。

其次，USB音频接口可以同时传输音频和电源信号，这意味着用户无需为音频设备单独供电。

此外，USB接口还支持即插即用功能，当用户连接一个新设备时，电脑会自动识别并为之安装驱动程序。

然而，USB音频接口也存在一些局限性。

首先，由于USB接口上的音频设备通常是数字音频设备，因此不能直接连接模拟音频设备。

其次，由于USB音频接口通常用于连接小型音频设备，它的传输带宽受到一定限制，可能无法满足高端音频设备的需求。

二、HDMI音频接口HDMI（High-Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）是一种用于传输高清视频和多通道音频的接口标准。

与USB音频接口不同，HDMI接口在电视、投影仪和音响等高清设备中使用较多。

HDMI音频接口具有许多优点。

首先，HDMI接口支持高清音频传输，可以提供更好的音质体验。

其次，HDMI接口不仅可以传输音频信号，还可以同时传输视频信号，使得设备之间的连接更加简洁。

此外，HDMI接口还支持多通道音频输出，用户可以享受到更加真实逼真的音效。

然而，HDMI音频接口也存在一些限制。

首先，HDMI接口通常用于高清设备之间的连接，因此对于普通电脑用户来说，可能并不常用。

基于FPGA和USB20的多路音频信号采集系统【摘要】本文介绍了一种基于FPGA与USB2.0的多路音频信号采集系统。

采用XILINX公司的FPGA为控制芯片，以USB2.0为接口实现FPGA和PC机之间的高速数据传输。

通过软硬件技术的结合实现了对多路音频模拟信号的采集。

并介绍了固件(fireware)和USB设备驱动软件的开发。

【关键词】USB；FPGA；音频信号采集1概述本文设计了一种多路音频信号采集系统，该系统单位时间内采集的海量数据需要在规定时间内快速传回PC,采用通用串行总线USB2.0接口，它是一种标准的总线接口，有较高的传输速率（USB2.0总线规范理论速率480Mbit/s）,并且具有即插即用和易扩展的特性。

2硬件设计2.1多路音频信号采集系统结构多路音频信号采集系统框图如图1所示。

系统主要由A/D转换模块、FPGA驱动和控制模块及USB2.0接口传输模块3部分组成。

本文拟为16路的模拟音频信号采集方案，因所采用的音频AD芯片PCM3000可对两路模拟音频信号进行模/数转换，故需采用8片PCM3000将16路模拟音频数字化后得到8路速率为2.304Mbit/s的串行数据输出送至FPGA内。

在FPGA内经数字复接模块按8：1复接成1路18.432Mbit/s高速数字信号后缓存在XC3S400内部配置的FIFO中。

然后判断当FIFO中的数据达到512B时，向USB2.0控制器中同步写入数据。

由于USB设置为AUTO-IN模式，可以直接把FIFO中数据自动传输到PC上位机硬盘文件中，因而可完成音频信号的采集、传输及存储。

2.2USB2.0芯片结构及应用USB2.0接口芯片选用CYPRESS公司的EZ-USBFX2（CY7C6801356脚SOPP）。

FX2定义了7个端点。

其中EP0IN＆OUT、EPlIN、EPlOUT是64byte的端点缓存，只能由FX2的固件访问，支持块、中断和同步传输；EP2、EP4、EP6和EP8是高带宽、大缓冲端点缓冲区，无需固件干涉即可同片外设备进行高带宽数据传输，在高速模式下，EP4、EP8都是512字节的双缓存，而EP2、EP6可以由固件来配置成512或1024字节的多重缓存。

usb音频传输的优劣我们思考一个问题，为何usb音频可能出现失真，但是usb硬盘却不会出现考入内容出错？区别在何方？USB协议（协议，请对比TCP/IP协议思考）中定义了4种传输机制：1控制传输（control），2块传输（buck），3中断传输（interrupt），4同步传输（isochronous）。

usb音频传输的优劣1控制传输适用于低俗，高速以及全速设备。

适用于少量传输，不能保证传输速率，但是保证数据的一致性。

主要用于usb主机与其接驳设备之间的通信。

2块传输类型支持打印机，扫描仪，数码相机等外设，这些外设与主机间传输的数据量大，USB在满足带宽的情况下才进行该类型的数据传输。

3中断传输类型支持像游戏手柄，鼠标和键盘等输入设备，传输量小，无周期性，但对响应时间敏感，要求马上响应。

4同步传输类型支持有周期性，有限的时延和带宽且数据传输速率不变的外设与主机间的数据传输。

该类型要求数据的及时性，但是无差错校验，因此不能保证正确的数据传输，用于计算机－电话集成系统，音频系统，DVD等设备。

（这就是问题的根源！）一个usb存储设备在工作：块数据传输<-其实很像火车进站调度当我们从电脑（usb主机）向u盘拷贝（usb设备）电影的时候（单向）Usb主机对设备发出out令牌（token），设备接收令牌。

（进站申请）Usb主机对设备发出数据包。

（缓慢进站）此时如果令牌数据损坏，那么设备拒绝接收数据包。

（假消息，直接让列车绕道，不停）如果设备缓存已满，设备反馈NAK讯息，主机暂停发送信息。

（临时停车等待进站）如果设备缓存空，数据成功接收，设备反馈ACK讯息到主机说明数据接收成功。

（进站后广播）一个USB影音设备工作：同步传输<-无良抄实验报告大学生Usb主机对设备发出out令牌（token），设备接收令牌。

（随手拿来别人的实验报告）Usb主机对设备发出数据包。

（不管那麽多了，开抄）没有然后了，也就是说，如果数据过早发出，usb的缓存已满，那么将会出现不接收错误。

简介在现代的音视频设备应用中，我们常常需要将音频信号从一个设备传输到另一个设备，而usb转同轴输出方案便是一种常用的解决方案。

本文将介绍usb转同轴输出的原理、方案和应用场景。

原理USB接口USB（Universal Serial Bus）是一种常用的外部设备连接标准，它可以实现高速数据传输和电力传输。

USB接口分为多种类型，包括USB 1.0、USB 2.0、USB3.0等。

其中，USB 2.0是目前应用最广泛的版本，具有较高的传输速度和兼容性。

同轴接口同轴接口，也称为SPDIF（Sony/Philips Digital Interface）接口，是一种用于传输数字音频信号的接口标准。

同轴接口使用同轴电缆传输信号，支持高质量的音频传输，因此在音频设备中得到了广泛应用。

USB转同轴输出方案USB转同轴输出方案主要是通过一个USB转同轴转换器将USB接口上的数字音频信号转换为同轴接口上的数字音频信号。

这样一来，我们可以使用同轴接口将数字音频信号输入到另一个设备，如功放、数字音频解码器等，实现音频信号的传输和处理。

方案USB转同轴转换器USB转同轴转换器是实现USB转同轴输出方案的核心设备。

它通常由一个USB接口、一个同轴接口和一块转换芯片组成。

转换芯片负责将USB接口上的数字音频信号转换为同轴接口上的数字音频信号，并保持信号的高质量传输。

主要特点•高质量转换：USB转同轴转换器采用高质量的转换芯片，保证音频信号的高保真传输。

•大范围兼容性：USB转同轴转换器兼容多种操作系统和音频设备，可以在不同平台上灵活使用。

•Plug and Play：USB转同轴转换器支持即插即用，不需要额外的驱动程序和设置。

•便携性：USB转同轴转换器体积小巧，便于携带和使用。

应用场景连接计算机和音频系统USB转同轴输出方案可以将计算机上的音频信号转换为同轴接口上的数字音频信号，方便连接到音频系统上进行播放。

这样一来，我们可以在计算机上收听高质量的音乐或观看高清电影，而不受计算机内置音频输出的限制。

USB音频设备的设计与实现Design and Implementatio n of USB Audio Device（江西理工大学）吴君钦（Jiangxi University of Science and Technology）Wu,Junqin 摘要：在介绍USB音频设备及其驱动程序结构的基础上，对USB Audio功能节点、USB Audio描述符、USB Audio请求、码流同步等设计重要方面进行了详细论述，提出了一种准同步USB码流速度匹配方法。

使用准同步法，在一对USB ISO端点上，成功地实现了实时全双工USB音频通信功能，简化了时钟同步系统的设计。

关键词：USB音频，驱动程序, 准同步通信Abstract：Introduce the structure of USB audio device and the structure of USB audio driver, discuss the function endpoints of USB audio peripheral, the USB audio descriptors，the USB audio request and the synch mechanism for USB audio stream detailly, bring out a new synch method called p lesiochronous communication for USB audio stream speed matching. U sing the p lesiochronous communication model , implement duplex audio communication functions on twain USB ISO endpoints, simplify the design of clock synch system .Key words：USB Audio; Device driver; P lesiochronous communication1 引言随着USB接口的推广和普及,越来越多的电脑外部设备采用USB接口, 在便携电脑中，有采用USB口扩展外设取代PCMCIA总线接口的趋势。

金嗓子hs-link协议HS-Link协议，全称为"金嗓子HS-Link音频互联协议"，是一种音频传输协议，旨在提供高质量的音频传输和互联解决方案。

本文将介绍HS-Link协议的特点、应用领域，以及其在音频行业中的应用和未来发展。

HS-Link协议是由国内知名音频设备制造商金嗓子公司自主研发的一种音频互联技术。

该协议基于常见的音频传输接口，如USB、HDMI、光纤等进行扩展，具备高保真、低延迟、低功耗等特点，可满足专业音频设备和智能音频产品的需求。

HS-Link协议的特点之一是高保真音质。

通过采用高质量的音频编解码算法、高速传输通道和高精度的时钟同步，HS-Link可以透明地传输音频信号，完美还原音乐的细节与动态范围。

无论是音乐制作、现场演出还是家庭娱乐，HS-Link都能提供出色的音质表现。

此外，HS-Link协议还具有低延迟和低功耗的优点。

低延迟是指音频信号传输的快速响应能力，可保证音频设备的实时性和互动性。

低功耗则意味着HS-Link设备在使用时能够使用较少的电能，延长电池寿命或减少插槽配备。

HS-Link协议的应用领域非常广泛，涵盖了音乐制作、现场演出、家庭娱乐等多个领域。

在音乐制作方面，HS-Link可以连接录音棚中的各种设备，如音频工作站、数字转盘和音频功放器。

它能够实现高品质音频信号的传输，为音乐制作提供更大的可能性和便利性。

在现场演出领域，HS-Link可以用于多声道音频传输，实现多个音频设备的互联。

例如，通过HS-Link可以将音乐乐器、演唱者的麦克风和音频调音台等设备进行连接，使得音响师能够更加方便地进行调音和混音。

在家庭娱乐领域，HS-Link可以用于连接音频设备和智能音箱，实现高品质音乐播放和语音交互。

用户可以通过HS-Link将电视、音响系统和智能音箱等设备进行连接，享受到更好的音频效果和智能控制。

HS-Link协议在音频行业中有着广阔的应用前景。

随着高品质音频设备市场的快速增长和消费者对音质追求的不断提高，HS-Link协议有望成为音频设备之间的主流互联技术。

USB声卡和USB音频解码方案原理近年来USB产品层出不穷，USB音频类在USB开发者论坛的努力下，成为一种标准的规范，USB声卡也开始在市场上悄然出现。

因为USB声卡内置了DAC和有源功放，音频数据以数字方式进入USB声卡，完全杜绝了PC的内部干扰，所以，USB声卡将有可能成为现有内置声卡的替代品。

本文介绍了一种基于ARM处理器的USB声卡设计。

USB声卡原理由USB声卡数据流图(见图1)可以看出USB声卡的工作原理。

在主机端播放音乐时，应用软件或驱动程序把各类音频信号转换为统一的格式，如PCM、MPEG等格式的数据流，通过主机的USB接口发送给USB声卡。

声卡的USB 接口接收到数据后，通过I2S接口把并行音频数据转为串行，再发送给音频编解码芯片进行D/A转换，即可在音频芯片连接的扬声器中发音。

录音过程和播放过程正好相反。

图1 USB 声卡数据流硬件设计USB声卡硬件主要包括MCU和音频编解码芯片。

MCU采用三星公司的处理器S3C2410，S3C2410内置I2S总线控制器和USB Slaver控制器。

S3C2410的I2S控制器实现了一个外部8/16位立体声音频CODEC IC的接口，支持I2S 总线数据格式和MSB-justified数据格式，并且支持DMA传输模式。

音频芯片采用UDA1341TS。

UDA1341TS提供标准的I2S接口，可以直接和SSS1630的I2S引脚连接。

另外，此芯片还提供标准的L3、麦克风和扬声器接口。

L3接口的引脚分别连到S3C2410的3个GPIO输出引脚上，通过GPIO 控制L3接口。

UDA1341TS音频芯片集成数字化音频和混频器功能。

数字化音频功能可以播放数字化声音或录制声音，因为包括这个功能，所以常把此类芯片称为CODEC设备。

混频器用来控制各种输入/输出的音量大小等，在本芯片中通过L3接口进行控制。

图2 USB声卡拓扑图软件设计软件设计包括两部分：USB声卡固件程序设计和主机端Windows驱动设计。

Vol. 44 No. 2Apr. 2021第44卷第2期2021年4月电子器件Chinese Journal of ElccLmn DevicesDesign of Synchronous Clock System in USB Audio DeviceLAI Pengfei " 丄I Liang XU Shengyang ^ZOU Linjun(IFu^i 1-CORE Electronics Co. ,Ltd. , Wuxi Jiangsu 214072, China)Abstract :The USB communication proLocol adopLs Lwo-wire differential D+/D-) signal Lo transmit (lata. There is no special synchronization clock connection between the host and the slave ( USB device ). The synchronization information of data transmission is contained in the synchronization field of the packet. In order to ensure reliableand correct communication , the slave data synchronization clock frequency must strictly follow the timing of the host data bits. Charge pump phase -locked loop ( CPPLL ) is designed for USB audio peripherals , in which the input reference clock follows the change of the host transmission rate by the method of fractional frequency division. The clock accuracy of PLL system is ±0.05%, the lock time is less than 70 ps, and the follow range is 70 MHz to230 MHz. The 0.153 pm CMOS process flow sheet is adopted in this design. The measured results show that thedesigned PLL can provide precise phase and frequency of the system clock,to ensure correct audio equipment with the host and reliable communication.Key words : the USB communication ； charge pump phase locked loop ; fractional frequency divisionEEACC ： 1265Z doi ： 10・3969/j ・i s sn .1005-9490・2021 ・02・010USB 音频设备中同步时钟系统的设计来鹏飞"，李良，徐晟阳，邹林均（无锡中微爱芯电子有限公司，江苏无锡214072）摘要:USB 通信协议采用2线差分（D+/D-）信号传输数据，主机与从机（USB 设备）之间没有专门的同步时钟连线,数据传输的同步信息包含在数据包的同步字段。