一种基于FPGA的数字音频传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的数字音频传输方法，将音频数据的有效位数拆分后采用流式透传方式一字节一字节地进行无压缩编码传输，并保证收发两方的收发速率、有效位数和数据拆分组合方式一致。与现有技术相比，本发明专利技术的积极效果是：在数据传输过程中，数据丢失以一个字节为单位丢失，不存在连续的大量数据丢失的情况存在，同时，数据传输实时进行，减少了数据打包传输过程中的延时等待时间。因此采用数据透传形式进行数据传输，协议简单、无压缩。音频数据实时性高，连续性好，只要保证收发两方的收发速率、有效位数、数据拆分组合方式一致，就能进行音频数据的传输，传输简单、可靠。

A Digital Audio Transmission Method Based on FPGA

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的数字音频传输方法
本专利技术涉及一种基于FPGA的数字音频传输方法。
技术介绍
随着现代通信及数字电子技术的发展，传输距离近、抗干扰能力差的模拟音频信号传输方式已不再适用于现代音频信号的处理要求。数字音频信号的传输与处理已经全面取代了原有的模拟音频信号处理方式。其中，数字信号的传输方式主要包括网络音频传输(CobraNet、Dante、EthernetAVB等)、SLIP协议传输等。其中，网络音频传输协议主要以TCP/IP网络协议为基础，将数字音频信号进行压缩编码后以数据帧的形式进行传输。SLIP协议传输也是以数据包的形式将音频数据流一包一包打包再进行发送，接收方再将数据包以约定的协议格式解析还原为音频数据流。通过TCP/IP网络协议进行音频数据流的传输，将进行音频数据包的分割，音频数据的压缩编码和解压。数据包在传输过程如果发生丢包现象的话，将是以一段音频为单位丢失，如果丢包严重将会影响到系统话音质量，同时音频数据的压缩编码以及解压将会占用大量的资源，对硬件处理器资源提出了相对较高的要求。采用如SILP协议一类的传输协议，音频数据也是以数据帧的形式一包一包的传输音频数据，如果发生丢包现象也将是以一段为单位丢失，数据的打包和还原需要制定相应的协议约束等。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本专利技术提供了一种基于FPGA的数字音频传输方法，摒弃了传统的以音频数据帧为单位进行打包传输的方式，采用了以音频数据流的方式无压缩传输。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于FPGA的数字音频传输方法，将音频数据的有效位数拆分后采用流式透传方式一字节一字节地进行无压缩编码传输，并保证收发两方的收发速率、有效位数和数据拆分组合方式一致。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：在数据传输过程中，数据丢失以一个字节为单位丢失，不存在连续的大量数据丢失的情况存在，同时，数据传输实时进行，减少了数据打包传输过程中的延时等待时间。因此采用数据透传形式进行数据传输，协议简单、无压缩。音频数据实时性高，连续性好，只要保证收发两方的收发速率、有效位数、数据拆分组合方式一致，就能进行音频数据的传输，传输简单、可靠。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本专利技术的16位音频数据转换为两个字节数据后的格式；图2为本专利技术的16位音频数据的高字节表示；图3为本专利技术的16位音频数据的低字节表示。具体实施方式一种基于FPGA的数字音频传输方法，由于音频数据是以数据流的形式进行无压缩传输，因此适用于FPGA之类的可并行处理的处理器中实现，对于串行处理器，其实现过程中需要不断中断进程的执行而去进行数据接收，因此并不适用。通常数字音频数据流中，每一个音频数据的低位是无效数据位，可以直接舍弃的。一个十六位的音频数据，它的低四位都是无效数据位，是可以直接舍弃的。一个二十四位的音频数据，它的低六位通常都是无效数据位。由于串口数据通常是以八位为单位进行数据传输。而数字音频数据通常是十六位、二十四位或者三十二位为基本单位。因此需要将它们拆分为二个、三个或四个八位数据，以便于串口传输。同时为了区分数据流传输过程中拆分后的八位数据的高、低字节顺序，找到高位字节，便于重新组合被拆分的音频数据。将音频数据的低位无效数据位去掉，十六位音频数据去掉低两位，二十四位音频数据去掉低三位、三十二位音频数据去掉低四位。然后将它们拆分为多个字节。同时第一个字节的最高位补1，其余字节的最高位补0，然后通过串口依次进行传输。在数据接收时，首先接收到最高位为1的第一个字节，这将是一个音频数据的第一个节字。若是十六音频数据，则下一个数据的最高位为0。若是二十四位音频数据，则后面两个字节的最高位为0，若是三十二位音频数据，则后面三个字节的最高位为0。如果不满足这个顺序，则说明数据接收过程中出现了掉字现象，需要舍弃该音频数据转而接收下一个音频数据，接收并判别下一个字节最高位是否为1。当接收完一个音频数据的多个字节时，将它们进行重新组合，去掉每一个字节的最高位，然后将每个字节的后七位组合到一起，若是十六位音频数据，则低位补两位0，若是二十四位音频数据，则低位补三位0，若是三十二位音频数据，则低位补四位0。现以有效位为十六位为单位的音频数据流为例进行说明数据传输方式，以二十四位或三十二位为单位的音频数据传输方式做类似数据扩展。将音频数据的最低两位去除，将有效位数减少到14位。音频采样数率采用32Kbps，传输14位音频数据有效位。将14位数据分成两个7位的数据传输，两个7位数据分成高低字节发送。高字节的表示采用高位MSB为1，低字节的表示采用高位MSB为0来标识。高字节传输14位音频数据的第16位到第10位，低字节传输14位音频数据的第9位到第3位。16位音频数据转换为两个字节数据后的格式如图1所示；16位音频数据的高字节表示如图2所示；16位音频数据的低字节表示如图3所示，其中：H表示高字节用1表示，L表示低字节用0表示。串口接口约定如下：a)最高位MSB先发；b)波特率：921600bps；c)起始位1位，数据位8位，停止位1位。采用数据透传的方式进行音频数据传输，可以保证音频信号的实时性，数据传输过程中的丢失少。本专利技术采用的传输方式为音频数据的流式透传方式，该传输方式将音频数据一个字节一个字节进行传输，有别于传统的数据打包，以数据帧形式的一帧一帧的数据传输方式。采用流式、无压缩透传方式进行音频数据有效位数以自行约定的拆分方式进行拆分传输，音频数据实时性高，连续性好，只要保证收发两方的收发速率、有效位数、数据拆分组合方式一致，就能进行音频数据的传输。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的数字音频传输方法，其特征在于：将音频数据的有效位数拆分后采用流式透传方式一字节一字节地进行无压缩编码传输，并保证收发两方的收发速率、有效位数和数据拆分组合方式一致。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的数字音频传输方法，其特征在于：将音频数据的有效位数拆分后采用流式透传方式一字节一字节地进行无压缩编码传输，并保证收发两方的收发速率、有效位数和数据拆分组合方式一致。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字音频传输方法，其特征在于：所述音频数据的有效位数为去掉低位无效数据位后的位数，其中：十六位音频数据的有效位数为去掉低两位后的十四位，二十四位音频数据的有效位数为去掉低三位后的二十一位，三十二位音频数据的有效位数为去掉低四位后的二十八位。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的数字音频传输方法，其特征在于：对音频数据的有效位数进行拆分的方式为：将十六位音频数据的有效位数拆分为两个字节，将二十四位音频数据的有效位数拆分为三个字节，将三十二位音频数据的有效位数拆分为三个字节。4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的数字音频传输方法，其特征在于：对拆分后的数据进行传输的方式为：将第一个字节的最高位补1，其余字节的最高位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昱，张倩，李绍奎，孔辉，王天娇，
申请(专利权)人：成都航天通信设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51