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基于CobraNet的分布式音频矩阵的研究和设计

作　者: 王庆生
导　师: 曾兵
学　校: 成都理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 分布式音频矩阵 CobraNet 音频传输 FPGA
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 61次
引　用: 1次
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内容摘要

在广播行业、大型体育场馆,大型楼宇广播中,高质量的音频传输是基本的要求,而音频矩阵是这些场合中音频传输的核心。传统的音频矩阵已经不能满足现代音频传输的需要。随着数字技术和网络技术的发展,音频矩阵的数字化、网络化升级也呼之欲出。当前,CobraNet是业界应用最为广泛的网络音频实时传输技术,它具有互通性好、造价成本低、传输高品质非压缩音频信号、可靠稳定等特点。这一技术在音频矩阵中的应用能够大大改善音频信号的传输质量,提高传输的便利性。将基于CobraNet的分布式音频矩阵,与传统的中心音频矩阵和基于PC机的分布式音频矩阵做了比较,展示出了这种新一代音频传输系统的巨大优势。音频矩阵单元是基于CobraNet的分布式音频矩阵的核心。此音频矩阵单元以ARM7系列芯片LPC2138为控制模块,以Xilinx公司的Spartan-3A系列FPGA芯片XC3S50A为译码、路由、音频测量显示驱动模块,利用音频传输模块(ADC、DAC、AES)实现音频信号在整个音频矩阵中的传输和音频通道的切换,并且实现了音频幅度大小实时直观的显示。文章对相关的硬件和软件设计进行了分析。尤其是对FPGA功能模块进行了重点分析。包括FPGA开发环境、开发语言的介绍,FPGA的配置过程,软件各个模块的功能和实现。最后简单介绍了基于CobraNet的分布式音频矩阵的实现过程和相关测试结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-15
  1.1 课题提出的背景和意义  9-13
    1.1.1 传统中心音频矩阵  9-11
    1.1.2 基于PC 机的分布式音频矩阵  11
    1.1.3 基于CobraNet 的分布式音频矩阵  11-13
  1.2 国内外研究动态  13-15
第2章 CobraNet 音频技术介绍  15-23
  2.1 CobraNet 技术优势  15
  2.2 技术指标  15-16
  2.3 CobraNet 设备  16-17
  2.4 CobraNet 接口硬件  17
  2.5 网络设备要求  17-19
  2.6 CobraNet 协议  19-22
    2.6.1 以太网数据帧结构  19-20
    2.6.2 CobraNet 数据包  20-22
  2.7 网络带宽及传输介质要求  22-23
第3章音频矩阵单元的设计  23-46
  3.1 音频矩阵单元的基本组成和原理  23-24
  3.2 网络音频处理模块  24-27
    3.2.1 模块功能  24
    3.2.2 模块结构及接口  24-26
    3.2.3 音频通道模式  26-27
  3.3 ARM 处理器控制模块  27-31
    3.3.1 ARM 处理器简介  27
    3.3.2 ARM 处理器功能  27-28
    3.3.3 ARM 模块软件简介  28-31
  3.4 LED 显示模块  31-34
    3.4.1 音频幅度显示  31-33
    3.4.2 系统状态显示  33-34
  3.5 音频信号输入输出模块及转换电路  34-43
    3.5.1 模块时钟信号处理  34-35
    3.5.2 ADC 模块  35-38
    3.5.3 DAC 模块  38-40
    3.5.4 AES 模块  40-43
  3.6 系统电源、看门狗复位电路  43-46
    3.6.1 电源电路  43-44
    3.6.2 看门狗复位电路  44-46
第4章 FPGA 功能模块  46-61
  4.1 FPGA 简介及优点  46-47
  4.2 FPGA 使用方法  47
  4.2 FPGA 的设计流程  47-49
  4.3 FPGA 功能模块硬件部分  49-53
    4.3.1 JTAG 接口  50
    4.3.2 配置PROM 芯片接口  50-51
    4.3.3 配置过程  51-53
  4.4 FPGA 功能模块软件部分  53-61
    4.4.1 开发环境介绍  53-54
    4.4.2 硬件描述语言介绍  54-55
    4.4.3 FPGA 软件模块  55-61
第5章音频矩阵的实现和测试结果  61-68
  5.1 分布式音频矩阵的实现  61-64
  5.2 测试结果  64-68
    5.2.1 总谐波失真+噪声（THD+N）  64-65
    5.2.2 信噪比（S/N）  65-66
    5.2.3 频率响应  66-68
结论  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-72
攻读学位期间取得学术成果  72

基于CobraNet的分布式音频矩阵的研究和设计

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