C8051F020單片機(jī)與RTL8019AS的音頻峰值采集終端設(shè)計

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 C8051F020單片機(jī)與RTL8019AS的音頻峰值采集終端設(shè)計 廣播信號經(jīng)節(jié)目制作播出、信號傳送、發(fā)射等環(huán)節(jié)，終在聽眾用戶端收聽，其中各個環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工作狀態(tài)都會對終的播出質(zhì)量產(chǎn)生影響。為全面監(jiān)測廣播信號播出過程中多個環(huán)節(jié)的信號質(zhì)量，同時對高周信號和低周信號（音頻基帶信號）的音頻峰值開展監(jiān)測，就要求音頻峰值監(jiān)測終端對廣播信號播出端、發(fā)射端以及解調(diào)后的音頻信號開展監(jiān)測。一般電臺的制作播出端、發(fā)射端、監(jiān)測控制端不在同一地點。以*為例：制作播出在虹橋路廣播大廈；發(fā)射端在*明珠電視塔；監(jiān)測中心在*路外灘。的監(jiān)測方法就是各地點分別采集，再通過內(nèi)部的局域網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)傳送

2、到監(jiān)測中心集中分析處理。 1原理框圖 C8051F020是美國Silicon Laboratories公司生產(chǎn)的8051系列完全集成的混合信號ISP Flash微控制器。 基于C805lF020的音頻峰值采集終端輸人平衡音頻信號，經(jīng)減法電路、增益調(diào)整電路、負(fù)波形反相電路、檢波電路、射極跟隨電路和分壓電路，終利用單片機(jī)內(nèi)部的8位和12位AD轉(zhuǎn)換器，可以采集16路音頻峰值數(shù)據(jù)。C8051F020單片機(jī)將峰值數(shù)據(jù)和GPS（定位系統(tǒng)）時間打包為應(yīng)用層數(shù)據(jù)，再通過UDP層、IP層和以太網(wǎng)層協(xié)議，終打包為以太網(wǎng)包，通過以太網(wǎng)接口芯片RTL8019AS將數(shù)據(jù)發(fā)送到局域網(wǎng)上。原理框圖如圖1所示。 2峰值采集電

3、路分析 音頻峰值采集電路的輸入部分為減法電路，如圖2所示。輸入信號可以為平衡音頻信號： 將R2、R3、R4、R5取為相等阻值，則可以得到： V1=V+V- 二級運(yùn)放電路為反相比例放大器，可以調(diào)整信號的增益： 三級運(yùn)放電路為負(fù)波形反相電路，當(dāng)信號正相時，Dl導(dǎo)通，電路表現(xiàn)為電壓跟隨器電路：V3=V2+其中，V2+是V2信號的正相電壓部分。 當(dāng)信號負(fù)相時，D2導(dǎo)通，電路表現(xiàn)為反相比例放大器電路特性，假設(shè)R9=R10=10 k則： 其中，V2是V2信號的負(fù)相電壓部分。 所以經(jīng)過第三級運(yùn)放以后：V3=V2+一V2一 二極管D3采用檢波二極管，與電容C5組成檢波電路；電阻R12、R13和R14為電壓調(diào)零

4、網(wǎng)絡(luò)；R15和R16組成的分壓電路將信號范圍調(diào)整進(jìn)了C8051F020的AD轉(zhuǎn)換的電壓范圍。模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序如下： voidADC0_and_ADCl（unsigned char xdata*adc0，unsigned char xdata*adcl） unsigned char i； ADOINT=0： ADClCN=ADClCN & 0 xDF： for（i=0；i8；i+） AMXOSL=i；選擇ADC0ADCl的輸人端口 AMXlSL=i： ADOBUSY=1： ADClCN=A13（21CN 1 0 x10： while（ADClCN0 x20）=O）；等待ADCl數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC

5、lCN=ADClCN0 xDF： adcli=ADCl； while（ADOlNT=O）;等待ADC0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADOINT=0； adc0i=ADCOH； 3網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)要點 網(wǎng)絡(luò)傳送部分主要負(fù)責(zé)將采樣后的音頻峰值信息以及采集時間，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)PC機(jī)開展數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用層協(xié)議如下表1所列。 應(yīng)用層協(xié)議調(diào)用UDP.C將應(yīng)用層數(shù)據(jù)打包成UDP包，并綁定目標(biāo)地址發(fā)送。使用UDP傳送方式主要基于以下考慮： TCP要求目標(biāo)端連接，方式復(fù)雜，會消耗單片機(jī)大量時間資源。以往的經(jīng)驗說明會出現(xiàn)連接不可靠或斷開的情況。 有大量的、實時的、長時間的音頻峰值數(shù)據(jù)發(fā)送，UDP方式更適合這種應(yīng)用。 一般

6、指定的目標(biāo)地址為IP地址，要得到目標(biāo)機(jī)器的以太網(wǎng)地址，需要ARP協(xié)議（地址解析協(xié)議）的支持。以下是接收到ARP包后的處理程序： void arp_rcve（UCHAR xdata*inbuf） ： 是否收到有效的ARP包 查看是否有已收到的IP地址，如果有則更新入口和重 /啟時間 if（arp一dest_ipaddr！=my_ipaddr）return；目標(biāo)地址 不指向自己，返回 找空白的IP地址儲存條目。沒有找到空白的lP地址 儲存條目，找到舊的條目并替換。找不到舊的條 目，不替換 if（arp一message_type=ARP_RESPONSE）收到 ARP回應(yīng)包 如果本機(jī)處于等待ARP回

7、應(yīng)狀態(tài)，回應(yīng)的IP是要等待 的IP地址 if（waiting_for_arp）&（wait.ipaddr=arp一 Source_ipaddr） waiting_for_arp=FALSE；去除等待標(biāo)志 ip_send（waic buf.wait.ipaddr，wait.pmto_id，wait.len）； else if（arp一message_type=ARP_REQUEST） arp_send（arp一source_hwaddr，arp一source_ipad dr，ARP_RESPONSE）； 如果收到ARP請求包，發(fā)送ARP請求回應(yīng) ） ARP協(xié)議會定時訪問ARP存儲緩沖，如果緩沖中

8、的條目生命時間到達(dá)，ARP協(xié)議會將該條目刪除。為了保證數(shù)據(jù)發(fā)送目標(biāo)地址的硬件地址不被移去，程序中硬性規(guī)定ARP緩沖中目的地址的ARP條目不會因為時間而移去。 void age arp_cache（void） UCHARi； for（i=0；i SPAN 目的地址的ARP條目不會因為時間而移去 if（arp_cachei.ipaddr！=udp_dest_ipaddr_rw） if（arp_cachei.ipaddr！=0）（arp_cachei. timer） arp cachei.timer一一; 生命時間到達(dá).條目的IP地址項清零 if（arp_cachei.timer=O）arp_ cachei.ipaddr=01 網(wǎng)