一种数字音频控制系统的制作方法

2021-01-28 17:01:05|

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本发明涉及数字音频技术领域，尤其涉及一种数字音频控制系统。

背景技术：

对于hifi（highfidelity，高保真音频）发烧友而言，追求的是“高保真”，其定义是：与原来的声音高度相似的重放声音。为了保证音频信号完美的现场还原效果，所以在音频信号的采集和重现中不能有信号衰减和干扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种数字音频控制系统，本发明可以支持多种不同的设备当作输入音频源，通过单路dac数字-模拟转换器芯片解码输出。

为实现上述目的，本发明提供的一种数字音频控制系统，包括：

xmos音频解码芯片、bluetooth蓝牙模块、与xmos音频解码芯片通信连接的无线通讯模块、音频信号切换模块、dac数字模拟转换器以及音频播放设备；

所述xmos音频解码芯片通过信号线与第一音频源连接和\或，所述xmos音频解码芯片通过无线通讯模块与第二音频源连接；所述xmos音频解码芯片与音频信号切换芯片电性连接，所述xmos音频解码芯片向音频信号切换芯片传输pcm数字信号；所述音频信号切换芯片用于切换音频信号；

所述音频信号切换芯片与dac数字模拟转换器电性连接，所述音频信号切换芯片将选定的pcm数字信号传输给dac数字模拟转换器；

所述dac数字模拟转换器与音频播放设备电性连接，所述dac数字模拟转换器将模拟信号传输给音频播放设备。

优选的，所述第一音频源是存放有音频数据的u盘、硬盘、光盘、网络音频源中的任一种。

优选的，所述信号线是usb线。

优选的，所述第二音频源是具有无线通讯功能的终端设备。

优选的，所述第二音频源是移动终端、平板电脑、笔记本电脑中的任一种。

优选的，所述音频信号切换模块选定为sn74cb3q3257。

优选的，所述xmos音频解码芯片是双晶振的xmos音频解码芯片。

优选的，所述xmos音频解码芯片44.1khz-45.1584mhz、48khz-49.152mhz独立转换输出。

优选的，所述音频播放设备是耳机。

优选的，所述无线通讯模块是bluetooth蓝牙模块。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种新型数字音频多功能控制系统，可以进行在多个音频源之间进行无缝切换，避免在切换音源源过程中产生的爆音，音频信号在切换过程中，通道与通道间也会有信号的串扰，本发明可以有效的抑制音频信号传输过程中的干扰，能够传输带宽500m的数据。例如，当从第一音频源切换至第二音频源时，可以避免产生爆音等；当从第二音频源切换至第一音频源时也可以避免产生爆音。当本发明包括至少两个第一音频源、至少两个第二音频源时，音频信号切换芯片还有可能从多个第一音频源之间或者从多个第二音源源之间进行音频信号的切换，采用本发明的数字音频控制系统也可以避免产生爆音等。

附图说明

图1是本发明的数字音频控制系统的结构框图1；

图2是本发明的数字音频控制系统的结构框图2；

图3是本发明的数字音频控制系统的结构框图3，其中，图1-图3所示的数字音频控制系统包含有第一音频源和第二音频源；

图4是本发明的结构框图4；

图5是本发明的结构框图5，其中，图4和图5所示的数字音频控制系统包含有第一音频源、第二音频源和第三音频源；

图6是图5的更为详细的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明包含音频输入设备、xmos音频解码芯片、bluetooth蓝牙模块、音频信号切换芯片、dac数字模拟转换器、运算放大器和音频播放设备。所述xmos音频解码芯片、音频信号切换芯片还可以与控制器相连，受控制器的控制，所述控制器可以是mcu（microprogrammedcontrolunit，微程序控制器）或者cpu（centralprocessingunit，中央处理器），所述mcu还可以运行android安卓系统。

xmos音频解码芯片可以处理从u盘（又称为优盘）、硬盘、网络音频源等第一音频源获取音频信号，第一音频源通过usb的通讯方式，把第二音频源中的音频信号传输给xmos音频解码芯片，xmos音频解码芯片进行解码输出pcm数字信号。

移动终端（如手机）、平板电脑、笔记本电脑等第二音频源通过自带的蓝牙功能，将音频信号传输给bluetooth蓝牙模块，bluetooth蓝牙模块进行解码输出pcm数字信号。需要说明的是：bluetooth蓝牙模块可以输出pcm数字信号，xmos音频解码芯片也可以输出pcm数字信号，也就是说，两种方式都可以输出pcm数字信号；在具体实施本发明时，可以根据实际的情况选择采用bluetooth蓝牙模块或者采用xmos音频解码芯片实现输出pcm数字信号。

音频信号切换芯片采用的是sn74cb3q3257，音频信号切换芯片可以通过控制器来选择音频源，切换不同通道的音频信号，还要保证音频信号不能干扰其它通道信号的传输，而在音频信号切换芯片的选型上，要注意留有足够大的带宽，否则信号在传输过程中会有失真，经过dac数字模拟转换器的解码后，耳机出来的声音会有破音，滋滋的电流声。

本发明使用的是性能优异的dac数值模拟转换器——ak4497，ak4497是新一代高级32位2chdac，采用天鹅绒soundtm技术，实现行业领先水平、低失真特性和宽动态范围。多个信号源通过音频信号切换芯片采后，只有一路pcm数字信号传输给dac数值模拟转换器，dac数值模拟转换器将离散的数字信号转换为连续变化的模拟量。

pcm:脉冲编码调制，是将模拟信号抽样量化、然后使已量化值变换成二进制数码。通常pcm有4根信号线，bclk、lrck、sdata、mclk。其中：

bclk：位时钟，即对应数字音频的每一位数据，bclk有一个脉冲。bclk的频率＝2*采样频率*采样位数。

lrck：帧时钟，用于切换左右声道的数据。lrck为“1”，表示正在传输的是左声道的数据，为“0”，表示正在传输的是右声道的数据，lrck的频率为采样频率。

sdata:串行数据，就是用二进制补码表示的音频数据。

mclk：主时钟，为采样频率的倍频。

在当今的主流音频采集卡上,采样频率一般共分为11025hz、22050hz、24000hz、44100hz、48000hz五个等级。其中，11025hz能达到am调幅广播的声音品质；22,050hz和24,000hz-fm调频广播所用采样率；44100hz则是理论上的cd音质界限；48000hzminidv、数字电视、dvd、dat、电影和专业音频所用的数字声音所用采样率。

此外，96,000或者192,000hz-dvd-audio、一些lpcmdvd音轨、bd-rom（蓝光盘）音轨、和hd-dvd（高清晰度dvd）音轨所用的采样率。

一般的音频使用单晶振同时担负44.1khz/48khz的转换输出工作，基于现有算法的局限性，这种模拟转换会不同程度的损失音质。因为一个晶振只能发生一种频率的信号，也就说解码时音乐文件的频率必须是这个晶振的倍数，但是因为音乐的频率有很多种，尤其是母带，其中有几种并不是cd格式44.1khz的倍数，这样一个晶振就不能解码这些其他频率的文件。

本发明采用使用双晶振的xmos音频解码芯片（44.1khz-45.1584mhz48khz-49.152mhz独立转换输出），可最大程度的解决此类问题，提供最纯净的数字音频。

实施例一

请参阅图1至图6。本发明的一种数字音频控制系统，包括xmos音频解码芯片10、与xmos音频解码芯片通信连接的无线通讯模块20、音频信号切换模块40、dac数字模拟转换器50以及音频播放设备70；所述xmos音频解码芯片通过信号线与第一音频源31连接，和\或，所述xmos音频解码芯片通过无线通讯模块与第二音频源32连接，和\或，所述xmos音频解码芯片通过无线通讯模块与第三音频源33连接；所述xmos音频解码芯片与音频信号切换芯片电性连接，所述xmos音频解码芯片向音频信号切换芯片传输pcm数字信号；所述音频信号切换芯片用于切换音频信号；所述音频信号切换芯片与dac数字模拟转换器电性连接，所述音频信号切换芯片将选定的pcm数字信号传输给dac数字模拟转换器；所述dac数字模拟转换器与音频播放设备电性连接，所述dac数字模拟转换器将模拟信号传输给音频播放设备。

请参阅图6。作为一种改进的实施例，所述第一音频源是存放有音频数据的u盘、硬盘、光盘、网络音频源中的任一种。

作为一种改进的实施例，所述信号线是usb线。

作为一种改进的实施例，所述第二音频源是具有无线通讯功能的终端设备。

请参阅图6。作为一种改进的实施例，所述第二音频源是移动终端、平板电脑、笔记本电脑中的任一种。

作为一种改进的实施例，所述第三音频源33是同轴aes/ebu331。所述同轴aes/ebu与音频转换芯片80相连，所述音频转换芯片80与音频信号切换芯片相连用于传输pcm数字信号。其中，所述音频转换芯片80优先为音频转换芯片cs8416801（请参阅图5）。

作为一种改进的实施例，所述音频信号切换模块选定为sn74cb3q3257。

作为一种改进的实施例，所述xmos音频解码芯片是双晶振的xmos音频解码芯片。

请参阅图6。作为一种改进的实施例，所述xmos音频解码芯片44.1khz-45.1584mhz、48khz-49.152mhz独立转换输出。

请参阅图3。作为一种改进的实施例，所述音频播放设备是耳机701。

请参阅图2。作为一种改进的实施例，所述无线通讯模块20是bluetooth蓝牙模块201。

请参阅图2和图5。作为一种改进的实施例，所述dac数字模拟转换器50还与运算放大器60相连，所述运算放大器用于将dac数字模拟转换器所提供的模拟信号进行信号放大，所述运算放大器与音频播放设备相连，所述运算放大器向音频播放设备提供放大后的模拟信号，所述模拟信号是携带有待播放的音频数据的模拟信号。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。