基于FPGA的音频监控系统的设计与实现

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1、万方数据第8卷第5期2010年10月信息与电子工程INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGV01．8．No．5Oct．，2010文章编号：1672-2892(2010)05．0582-07基于FPGA的音频监控系统的设计与实现王龙。陈晓光(复旦大学通信科学与工程系，上海200433)摘要：广播电台信号的监控是播出安全的重要保障。为了实现对电台音频信号的远程和本地监控，提出了利用FPGA来处理数字音频信号，并将处理的结果网络化传输的系统方案。文中具体阐述了系统中的音频采集、音频

2、分析、音频切换、网络传输模块和软件的设计，并给出了系统实物图和实际测试结果。测试表明，该系统工作可靠，性能稳定，减轻了电台听音人员的负担。关键词：音频监控；现场可编程门阵列；自动切换；网络传输中图分类号：TN931．3文献标识码：ADesigningandimplementingaudiomonitoringsystemwithFPGAplatformWANGLong，CHENXiao-guang(DepartmentofCommunicationScienceandEngineering，FudanUn

3、iversity，Shanghai200433。China)Abstract：Radiobroadcastsignalmonitoringisanimportantguaranteeforthesafetyofbroadcasting．AsystematicsolutiontoprocessdigitalsignalbasedonField—ProgrammableGateArray(FPGA)platformispresented，aimingfortheaudioremoteandlocalmonit

4、oring．Speciallyaddressedinthepaperincludesaudiosignalacquisition，analysis，switching，networktransmissionmodulesandsoftwaredesigns．Also，thepictureofactualobjectandtestresultsaregiven．Testshowsthatthesystemisreliableandofstableperformance，greatlyreducingtheb

5、urdenoftheradiolistenerinthebroadcaststation．Keywords：audiomonitoring；Field-ProgrammableGateArray；automaticswitching；networktransmission数字信号处理手段多种多样，而常用方式主要包括：专用集成电路、数字信号处理器和可编程逻辑器件等。其中，可编程逻辑器件又以高并行处理性、高可配置性等特点而逐渐受到青睐【11。目前，发展速度最快的是可编程逻辑器件家族中的现场可编程门阵列(FPG

6、A)，正由于此，研究开发以FPGA为处理核心的音频处理系统就显得尤为重要。本文以嵌入在FPGA中的软核处理器MicroBlaze为中心，构建了一套完整的音频采集、分析和传输的嵌入式解决方案。由于采用了可编程逻辑器件，整个方案具有极大的灵活性，可以在该平台上进一步扩展或者修改功能，而不需要修改硬件平台。相对于其他用DSP(DigitalSignalProcessing)或者AsIc(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)器件实现的系统而言，该系统具有较高的实时性，且运行速

7、度快，克服了这些器件在处理多路音频时存在的并行处理性能差、系统升级和在线配置不灵活等缺点。1系统设计MicroBlaze是一款由Xilinx公司开发的嵌入式处理器软核，采用32位RISC(ReducedInstructionSetComputer)优化结构，用以在FPGA上开发嵌人式工程。在FPGA内部集成MicroBlaze软核处理器，这极大地增加了FPGA开发的灵活性和高度可配置性。可以根据设计的需要，对其进行裁减，用最少的资源完成设计的需要。它可以采用总线接口PLB(ProcessorLocalBu

8、s)，FSL(FastSimplexLink)与外设或内存进行数据交互【2】。如图1所示，系统采用了嵌入在FPGA中的MicroBlaze软核处理器作为主控制器，以总线的形式访问各种外设。主要是以FSL总线接收4路音频数据；以PLB总线访问Brain，接收来自音频分析模块产生的结果，并将收稿日期：2009-09-28；修回日期：2009·12-27万方数据第5期王龙等：基于FPGA的音频监控系统的设计与实现583音频切换模块需