一种多路音频同步传输电路的制作方法

本发明属于音频处理技术领域，是一种能够让时钟通过音频数据流进行同步传输的方案。

背景技术：

模拟音频已经无法适应整个扩声系统最基本的要求。大型体育场扩声系统设计中极为关键的问题是如何解决微弱的音频信号的远距离优质传输。对于大型场馆，需要传送的距离通常达到几百米远。采用传统的模拟传输方式，难以解决信号损耗和电磁干扰及接地干扰等难题。数字音频的各种性能远远优于模拟模式，因此广播电视设备的数字化已经成了必然的趋势。采用数字信号进行处理和传输的优点是数字信号对干扰不敏感，整个系统的信噪比及失真与传输距离无关，对于长距离传输，其优良的性能指标是模拟传输所无法比拟的。

目前业内常用的AES/EBU标准是AES和EBU一起开发的一个数字音频传输标准，它是传输和接收数字音频信号的数字设备接口协议，规定音频数据必须以2的补码进行编码。它提供两个信道的音频数据(最高24比特量化)。然而针对多路音频传输，存在一个信号同步的问题，特别是数据与时钟的同步传输问题。

多路音频处理系统中，经常采用TDM进行传输，TDM采用时分复用技术，只需1根数据信号、1根帧时钟信号、1根位时钟信号即可完成多路音频的实时传输。但时分复用本质是并串转换，这样必然会加大位时钟的速率，在实际的多路音频传输系统中，对于时钟的传输就提出了更高的要求，尤其是远距离传输，对于信号的同步也加大了难度。

技术实现要素：

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种多路音频同步传输电路，该电路借鉴同步以太网的技术，将45/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器引入到TDM音频传输系统中，有效的解决了数据与时钟的同步传输问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种多路音频同步传输电路，其包括有I2S编码器、TDM编码器，其特征在于该传输电路还包括有4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器构成，所述4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器依次连接，接于TDM编码器之后，多路音频信号经I2S编码器输入，经过TDM编码器转换为数字音频，再依次经过4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器进行处理，完成数据与时钟的同步，进行输出。

进一步，所述多路音频信号为16路模拟音频信号，16路模拟音频信号经过I2S编码器，完成模数转换，并行输出8路I2S数字音频，8路并行I2S数字音频经过TDM编码器，串行输出1路TDM数字音频，1路TDM数字音频依次经过4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器进行处理，最后完成传输。

更进一步，所述I2S编码器采用Slave工作模式，此8路I2S音频信号共享帧同步时钟信号、位时钟信号；TDM编码器将8路3.072Mbps速率的I2S信号进行并串转换，输出1路24.576Mbps速率的TDM信号；4B/5B编码器将TDM编码器输出的48KHZ帧同步时钟信号、24.576Mbps数据信号进行编码。

更进一步，所述48KHZ帧同步信息编码为11000，数据0至15依次编码为11110、01001、10100、10101、01010、01011、01110、01111、10010、10011、10110、10111、11010、11011、11100、11101，编码时钟速率为30.96MHZ(1帧TDM为8路I2S并串转换，因此1帧TDM为8*64＝512bit，经过4B/5B编码后为512*5/4＝640bit，插入5bit的同步信息后复用为645bit，因此编码时钟的速率为(24.576*5/4)*645/640＝30.96MHZ)；NRZ-I编码器将5比特串行码转换为NRZ-I码，然后通过MLT-3编码器转成MLT-3信号进行传输。

本发明利用1路TDM编码16路模拟音频信号，采取4B/5B编码器将TDM的帧同步信号和音频数据进行编码后，通过音频数据流进行时钟的同步传输。接收端通过时钟恢复模块及4B5B解码模块可将30.96MHZ编码时钟、48KHZ帧同步信息恢复出来。

本发明针对多路音频传输提出了一种解决方案，将多路模拟音频信号经过I2S编码器，完成模数转换，并行输出数字音频，数字音频经过TDM编码器，串行输出1路TDM数字音频，1路TDM数字音频依次经过4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器进行处理，最后经过线路完成传输。本发明借鉴同步以太网的技术，将45/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器引入到TDM音频传输系统中，有效的解决了数据与时钟的同步传输问题。

附图说明

图1是本发明所实施的电路图。

图2是本发明所实施的处理流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所示，本发明所实现的多路音频同步传输电路，由I2S编码器、TDM编码器、4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器构成；所述4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器依次连接，接于TDM编码器之后。

结合图2所示，输入信号为16路并行模拟音频信号，16路并行模拟音频信号进入I2S编码器，经过48KHZ采样并编码后(依次经过∑Δ调制器、数字低通滤波器及抽取滤波器进行处理，然后相邻的两路并行模拟音频信号经过一个I2S接口时序发生器进行处理)，输出并行的8路I2S数字音频信号，I2S编码器采用Slave工作模式，此8路I2S音频信号共享帧同步时钟信号、位时钟信号；TDM编码器将8路3.072Mbps速率的I2S信号进行并串转换(并串转换时由TDM接口时序发生器输入时钟信号，进行同步处理)，输出1路24.576Mbps速率的TDM信号；4B/5B编码器将TDM编码器输出的48KHZ帧同步时钟信号、24.576Mbps数据信号进行编码。

其中48KHZ帧同步信息编码为11000，数据0至15依次编码为11110、01001、10100、10101、01010、01011、01110、01111、10010、10011、10110、10111、11010、11011、11100、11101，编码时钟速率为30.96MHZ(1帧TDM为8路I2S并串转换，因此1帧TDM为8*64＝512bit，经过4B/5B编码后为512*5/4＝640bit，插入5bit的同步信息后复用为645bit，因此编码时钟的速率为(24.576*5/4)*645/640＝30.96MHZ)；然后再经过FIFO输出接口传输给NRZ-I编码器将5比特串行码转换为NRZ-I码，再通过MLT-3编码器转成MLT-3信号进行传输。

由此利用1路TDM编码16路模拟音频信号，采取4B/5B编码器将TDM的帧同步信号和音频数据进行编码后，通过音频数据流进行时钟的同步传输。接收端通过时钟恢复模块及4B5B解码模块可将30.96MHZ编码时钟、48KHZ帧同步信息恢复出来。

实施本方案时，I2S编码器可利用多个高速采样ADC实现，TDM编码器、4B/5B编码器、NRZ-I编码器及MLT-3编码器可采用FPGA或专用ASIC实现。

本发明将16路模拟音频信号经过I2S编码器，完成模数转换，并行输出8路I2S数字音频，8路并行I2S数字音频经过TDM编码器，串行输出1路TDM数字音频，1路TDM数字音频依次经过4B/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器进行处理，最后经过线路完成传输。本发明借鉴同步以太网的技术，将45/5B编码器、NRZ-I编码器、MLT-3编码器引入到TDM音频传输系统中，有效的解决了数据与时钟的同步传输问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。