基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置，包括XMOS芯片；与所述XMOS芯片相连的至少一个数字麦克风和/或通过多通道ADC与所述XMOS芯片相连的至少一个模拟麦克风；与所述XMOS芯片里面的USB PHY相连的USB数据线。与现有技术相比，本实用新型专利技术能够实现高达32个的模拟麦克风和数字麦克风；可以实现分板设计，采用标准化的USB接口，保证了信号传输的稳定性，同时解除了对操作系统的CPU的绑定；本实用新型专利技术加上了XMOS主控和外部时钟，使得多个麦克风采集的信号能够在时间上一致和同步。

【技术实现步骤摘要】
基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置
本技术涉及麦克风阵列多声道声音采集领域，尤其涉及基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置。
技术介绍
麦克风阵列(ArrayMicrophone)，是由2个以上数量的声学数字或模拟麦克风组成特定的阵列阵型，利用特定阵型的麦克风阵列技术可以实现更优质的拾音效果。在特定阵型的麦克风提供多声道音频数据到处理器进行DSP算法处理，可以实现优质的远场拾音、回声消除、降噪和声源定位等效果。以算法的理论上，麦克风阵列的麦克风数量与拾音效果成正比，目前现有的麦克风阵列技术普遍为2个麦克风和4个麦，随着处理器的性能不断加强，麦克风阵列的麦克风单元数量也在不断增多以便提供优质的拾音效果。麦克风阵列多声道采集的数据需要传输到MCU、CPU等处理器或操作系统上进行处理和语音识别，需要数字的传输协议传输到处理器，现有的方案一般为I2S、TDM等传输方式，也就现有的I2S麦克风阵列多声道采集和TDM麦克风阵列多声道采集方案。现有的方案使用多声道的ADC进行模数转换，把多个麦克风的模拟信号转换为数字信号，然后通过I2S或者TDM总线方式传输到处理器。这样通过ADC后再把多声道麦克风的数据通过I2S和TDM总线传输到处理器的方案统称为多声道模拟麦克风采集。现有的多声道模拟麦克风采集方案因为只有ADC来被动转换麦克风声音信号为数字信号，多声道模拟麦克风采集方案没有类似MCU等处理器在方案上，所以该方案必然会带来诸多问题：(1)现有的多声道模拟麦克风采集方案只能接模拟麦克风，没有办法把该方案改接为数字麦克风，因为除FPGA性质的处理器外，其他ARM架构、X86架构的MCU和CPU没有办法接高达2个以上的数字麦克风，麦克风阵列技术算法能够实现优质的拾音效果往往需要麦克风数量的增加，一般在4个以上为佳；(2)多声道模拟麦克风采集方案把多声道的声音数据传输到处理器的通讯总线为I2S和TDM，这两种总线也导致了麦克风阵列的设计必须和主板设计在同一个PCB板子上面，因为I2S和TDM总线为数字传输总线。如果采用分离方式设计，由于外界的干扰，I2S和TDM总线并没有差分信号传输稳定和驱动能力好，所以I2S和TDM总线会带来不能分板设计和总线不作通用这两方面缺点；(3)多声道模拟麦克风采集方案如果是4个模拟麦克风以上的，则需要两个ADC，两个ADC的设计比较容易出现采集的信号没有一致性和同步性。会因为同步性不好而导致麦克风阵列技术算法没有能很好地发挥，所以现有的多声道模拟麦克风采集方案只能接收数量不超过8个模拟麦克风的采集。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术提出基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置。本技术的技术方案是这样实现的：基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置，包括XMOS芯片；与所述XMOS芯片相连的至少一个数字麦克风和/或通过多通道ADC与所述XMOS芯片相连的至少一个模拟麦克风；与所述XMOS芯片里面的USBPHY相连的USB数据线；其中，所述XMOS芯片包括Audio控制板块和USB控制板块，所述Audio控制板块用于接收所述数字麦克风和/或模拟麦克风的Audio数据，并将所述Audio数据传输到所述USB控制板块，所述USB控制板块通过控制所述USBPHY芯片，将所述Audio数据通过所述USB数据线发送到其它操作系统中。进一步地，所述Audio控制板块包括接收模块，所述接收模块连接所述数字麦克风和/或模拟麦克风，用于PDM时序实现和麦克风数据输入；至少一个抽取模块，所述抽取模块连接所述接收模块，用于数字麦克风和/或模拟麦克风数据的抽取和分组；处理模块，所述处理模块连接所述抽取模块，用于将所述抽取模块传输过来的数字麦克风和/或模拟麦克风数据进行整合和排序；和音频模块，所述音频模块连接所述处理模块，同时负责产生I2S和I2C时序。所述USB控制板块包括解耦合模块，所述解耦合模块连接所述音频模块，用于接收并解压数字麦克风和/或模拟麦克风数据，然后将数字麦克风和/或模拟麦克风数据封包成USB格式数据；缓冲模块，所述缓冲模块连接所述解耦合模块，用于USB格式数据的缓冲调节；端点模块，所述端点模块连接所述缓冲模块，用于USB数据线连接的操作系统上的设备名、端点和USB类的描述和定义的管理；和收发控制模块，所述收发控制模块连接所述缓冲模块和端点模块，用于USB格式数据的收发控制。进一步地，所述XMOS芯片使用7个1bitport和1个8bitport来控制里面的USBPHY。本技术的有益效果在于，与现有技术相比，本技术能够实现高达32个的模拟麦克风和数字麦克风；可以实现分板设计，采用标准化的USB接口，保证了信号传输的稳定性，同时解除了对操作系统的CPU的绑定；本技术加上了XMOS主控和外部时钟，使得多个麦克风采集的信号能够在时间上一致和同步。附图说明图1是本技术基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置一个实施例结构示意图。图2是图1中的Audio控制板块结构示意图。图3是图1中的USB控制板块结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参见图1，基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置，包括XMOS芯片；与所述XMOS芯片相连的至少一个数字麦克风和/或通过多通道ADC与所述XMOS芯片相连的至少一个模拟麦克风；与所述XMOS芯片里面的USBPHY相连的USB数据线；其中，所述XMOS芯片包括Audio控制板块和USB控制板块，所述Audio控制板块用于接收所述数字麦克风和/或模拟麦克风的Audio数据，并将所述Audio数据传输到所述USB控制板块，所述USB控制板块通过控制所述USBPHY芯片，将所述Audio数据通过所述USB数据线发送到其它操作系统中。本技术的XMOS芯片能够通过编程程序实现PDM通讯接口跟数字麦克风通讯，且最多可以接32个数字麦克风，另外XMOS芯片通过编程程序实现USBAudio通讯协议跟操作系统(安卓、Linux和Windows)，SPIFlash和晶振等芯片属于XMOS平台最小系统所需要的外围芯片。硬件电路的设计注重PCB板子的Layout优化和数字麦克风的布线，整个板子的信噪比和信号完整性得到更好的优化，使得采集的模拟麦克风信号更加优质。整体的信号流程为：多个数字麦克风采集声音模拟信号并且将其转换为数字信号，通过PDM通讯协议把麦克风的数字信号传输到XMOS芯片，XMOS芯片整合多个数字麦克风数据到USB总线上，再通USBAudio协议上传到操作系统，操作系统进行更多的DSP算法处理。本技术XMOS芯片能够通过编程程序灵活实现多个I2S和TDM通讯协议来跟ADC通讯，ADC处理来自差分信号的模拟麦克风信号，且最多可以接8个ADC、32个模拟麦克风，麦克风的数量取决于ADC跟XMOS芯片I2S和TDM的通本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置，其特征在于，包括XMOS芯片；与所述XMOS芯片相连的至少一个数字麦克风和/或通过多通道ADC与所述XMOS芯片相连的至少一个模拟麦克风；与所述XMOS芯片里面的USB PHY相连的USB数据线；其中，所述XMOS芯片包括Audio控制板块和USB控制板块，所述Audio控制板块用于接收所述数字麦克风和/或模拟麦克风的Audio数据，并将所述Audio数据传输到所述USB控制板块，所述USB控制板块通过控制所述USB PHY芯片，将所述Audio数据通过所述USB数据线发送到其它操作系统中。

【技术特征摘要】
1.基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置，其特征在于，包括XMOS芯片；与所述XMOS芯片相连的至少一个数字麦克风和/或通过多通道ADC与所述XMOS芯片相连的至少一个模拟麦克风；与所述XMOS芯片里面的USBPHY相连的USB数据线；其中，所述XMOS芯片包括Audio控制板块和USB控制板块，所述Audio控制板块用于接收所述数字麦克风和/或模拟麦克风的Audio数据，并将所述Audio数据传输到所述USB控制板块，所述USB控制板块通过控制所述USBPHY芯片，将所述Audio数据通过所述USB数据线发送到其它操作系统中。2.如权利要求1所述的基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置，其特征在于，所述Audio控制板块包括接收模块，所述接收模块连接所述数字麦克风和/或模拟麦克风，用于PDM时序实现和麦克风数据输入；至少一个抽取模块，所述抽取模块连接所述接收模块，用于数字麦克风和/或模拟麦克...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓自成，邱松晓，杨瑞云，
申请(专利权)人：深圳市木瓜电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44