基于ARM Cortex-M3数字音频网络广播终端的设计与实现

摘要

嵌入式和网络技术的飞速发展,给传统的音频处理和传输领域带来了极大的冲击。传统的模拟音频广播技术将逐步被基于以太网络传输的数字音频网络广播技术所取代。采用低成本、低功耗、体积小、应用灵活的嵌入式系统成为了数字音频网络广播系统的发展趋势。
　　本文针对数字音频网络广播系统的应用需求,提出了一种基于嵌入式系统的数字音频网络广播终端的设计方案。本终端以基于ARM Cortex-M3内核的微处理器LM3S9B96为核心,设计了主处理模块、外部存储模块、音频模块、网络接口模块和电源模块,实现了数字音频网络广播终端的硬件平台设计。
　　本文提出了基于 SafeRTOS实时操作系统的终端驱动程序实现方案。在参考实时传输协议(RTP)及实时传输控制协议(RTCP)的基础上,设计了基于UDP协议的适合数字音频网络广播的网络传输协议,解决了广播数据传输的实时性和可靠性问题。完成了基于嵌入式TCP/IP协议栈LwIP的音频数据传输及播放程序的设计。
　　最后为确保数字音频网络广播终端符合工业化要求,对数字音频网络广播终端进行了驱动程序测试、音频性能指标测试和功能性测试。实验表明该系统同传统的广播系统相比,体现出了明显的优势,达到了设计要求。

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1 绪论

1.1课题的研究背景

1.2国内外研究概况

1.3课题的研究意义

1.4课题主要研究工作

2 数字音频网络广播概述

2.1数字音频网络广播的结构与工作原理

2.2数字音频网络广播设计方案

2.3数字音频网络广播系统的传输协议

2.4本章小结

3 数字音频网络广播终端硬件设计

3.1数字音频网络广播终端硬件总体结构设计

3.2核心处理器选型

3.3主处理模块电路设计

3.4 SRAM和 SDRAM电路设计

3.5音频模块电路设计

3.6电源模块

3.7本章小结

4 数字音频网络广播终端操作系统

4.1 RTOS实时系统简介

4.2 SafeRTOS操作系统介绍

4.3本章小结

5 数字音频网络广播终端程序设计

5.1数字音频广播终端程序总体设计

5.2看门狗程序设计

5.3μDMA控制器配置

5.4 LwIP协议栈分析及以太网传输程序设计

5.5音频播放程序设计

5.6本章小结

6 测试及实验结果

6.1测试环境

6.2测试项目

6.3本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献