数字音频矩阵音频处理模块设计

摘要

目前，各家广播电台已经开始基本告别模拟与数字混用时代，开始大步走向真正的数字音频节目制作时代。数字音频矩阵作为广播电台的核心部件，在广播器材行业内迅速普及。与传统的音频矩阵相比，数字音频矩阵以它的稳定与快速切换的性能著称，并已广泛应用于广播电台音频信号的传输、分配和处理。
　　音频处理模块是数字音频矩阵的重要组成模块，由IO处理卡和IO转换卡构成。IO处理卡负责接收主卡传入的控制参数并对串行音频信号进行如增益、压限、EQ等处理，同时对音频信号进行UV等参数的计算并把计算的结果传入主卡。IO转换卡用来负责外部接口信号和内部串行音频数据之间的转换；音频处理模块是数字音频矩阵的不可缺少的模块，它性能的优劣对数字矩阵有着重要的影响。
　　本论文主要阐述了数字音频矩阵音频处理模块的设计和实现，从音频处理模块的设计方案，器件的选型，各个硬件模块的设计，FPGA和DSP对音频信号的各种处理，ARM对整个模块的控制等方面对音频处理系统的设计进行了详细的论述和说明，论文主要完成了以下工作：
　　1．设计了音频处理模块的硬件。其中包括了器件选型，原理图的设计，PCB的绘制，并对音频处理系统的各个模块进行了调试。
　　2．完成了音频处理模块FPGA中的多个模块设计。其中包括：时分多址模块设计，UV计算模块设计和前增益模块设计。
　　3.完成了音频处理系统的多种音频处理DSP模块设计。包括EQ模块设计， GAIN模块设计和LIMITER模块设计。
　　4.完成了音频处理系统的ARM控制程序的设计。程序完成了对系统内芯片上的电初始化和ARM与FPGA之间的通信。
　　本论文实现了数字音频矩阵的音频处理模块和多种音频接口，包括AES3数字接口、模拟音频接口，支持音频信号的VU参数的计算，可以对各路音频信号进行专业的监控，具有强大的音频处理能力，可以实时进行EQ，压限和增益等调节功能，保证了音频处理的实时性。所以本论文的研究具有广泛的实用价值和巨大的实际意义。

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第一章 绪论

1.1 背景和意义

1.2 研究内容的发展趋势

1.3 课题的研究目标

1.4 主要工作和章节的安排

第二章 音频处理模块硬件电路设计

2.1 音频处理模块硬件设计方案

2.2核心处理器的选型

2.3 IO处理卡电路设计

2.4 音频转换模块设计

2.5 板卡的PCB的设计

2.6 本章小结

第三章 IO处理卡FPGA设计

3.1 FPGA设计流程

3.2 FPGA信号处理流程

3.3 FPGA模块设计

3.4本章小结

第四章IO处理卡DSP程序设计

4.1 DSP图形化编程

4.2 AD1941芯片寄存器介绍

4.3 SIGEMA STUDIO模块

4.4 程序设计

4.5本章小结

第五章 IO处理卡ARM程序设计

5.1 程序概要

5.2 ARM启动代码

5.3 控制程序主程序

5.4 ARM与FPGA通信处理

5.5 本章小结

第六章 音频指标测试

6.1 模拟转换模块指标测试

6.2 数字模块指标测试

第七章 结论与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果