當(dāng)今數(shù)字技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，人們對(duì)廣播電視節(jié)目的質(zhì)量需求也越來(lái)越高。AES／EBU(Audio Engineering Society／European Broad cast Union)現(xiàn)已成為專(zhuān)業(yè)數(shù)字音頻較為流行的標(biāo)準(zhǔn)。大量民用產(chǎn)品和專(zhuān)業(yè)音頻數(shù)字設(shè)備如CD機(jī)、DAT、MD機(jī)、數(shù)字調(diào)音臺(tái)、數(shù)字音頻工作站等都支持AES3接口。AES3通過(guò)單根絞合線(xiàn)對(duì)來(lái)串行傳輸數(shù)字音頻數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮了數(shù)字信號(hào)易處理、音質(zhì)優(yōu)良和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。它提供兩個(gè)信道的音頻數(shù)據(jù)，信道自動(dòng)計(jì)時(shí)和自同步，同時(shí)提供了傳輸控制的方法和狀態(tài)信息的表示和一些誤碼的檢測(cè)能力。
鑒于入們對(duì)高質(zhì)量音樂(lè)的追求以及AES3接口的縱多優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠接收和發(fā)送AES3音頻信號(hào)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)是很有價(jià)值的。本設(shè)計(jì)由LPC2138控制音響設(shè)備專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)AES3接口，只需簡(jiǎn)單地修改芯片配置，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的特性調(diào)整及性能擴(kuò)展，簡(jiǎn)單穩(wěn)定，具有較強(qiáng)地實(shí)用價(jià)值。

1 AES3數(shù)字音頻接口簡(jiǎn)介
AES3接口在單根傳輸線(xiàn)上串行傳輸兩路數(shù)字音頻信號(hào)。每個(gè)音頻塊(Audio block)包含192幀，每幀包括2個(gè)子幀，即左有兩個(gè)通道，每個(gè)通道包含32個(gè)時(shí)隙(slot)。0～3時(shí)隙為X、Y、Z 3種幀頭，其中X和Y表示一個(gè)子幀的開(kāi)始，Z表示一個(gè)塊(block)的開(kāi)始。4～7時(shí)隙為輔助數(shù)據(jù)，8～27時(shí)隙為音頻數(shù)據(jù)位，音頻數(shù)據(jù)位可以多達(dá)24位。如果音頻數(shù)據(jù)超過(guò)20位，則4～7位將被用作音頻數(shù)據(jù)位。最后的4個(gè)時(shí)隙分別為有效位、用戶(hù)數(shù)據(jù)位、通道狀態(tài)位和奇偶校驗(yàn)位。每192幀信號(hào)的通道狀態(tài)位組成通道狀態(tài)數(shù)據(jù)，通道狀態(tài)中含有豐富的音頻特征信息，通過(guò)獲取通道狀態(tài)數(shù)據(jù)便可以得知音頻信號(hào)是否是專(zhuān)業(yè)型，是否預(yù)加重，以及采樣頻率等信息。每一位的具體含義請(qǐng)參考文獻(xiàn)，本設(shè)計(jì)不做詳細(xì)介紹。AES3接口傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號(hào)格式如圖1所示。

2 總體設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的信號(hào)源為模擬音頻信號(hào)、J2S串行音頻信號(hào)和傳輸線(xiàn)上接收到的AES3數(shù)字音頻信號(hào)。
模擬音頻信號(hào)經(jīng)調(diào)節(jié)后，送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)48 k的采樣頻率采樣(本設(shè)計(jì)統(tǒng)一使用48 k的采樣率)，轉(zhuǎn)換成I2S數(shù)字音頻信號(hào)。I2S信號(hào)(包括模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的I2S和I2S信號(hào)源的信號(hào))送入SRC4382，SRC4382將I2S信號(hào)的采樣頻率轉(zhuǎn)換為48 k，并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后得到的AES3信號(hào)可以通過(guò)單根絞合線(xiàn)進(jìn)行傳輸。相反過(guò)程，接收到的AES3數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣頻率轉(zhuǎn)換和格式轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換為采樣率為48k的I2S信號(hào)。I2S信號(hào)可以直接作為輸出，也可以經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器后，再經(jīng)過(guò)濾波放大處理，轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號(hào)輸出。整體框架的部署如圖2所示。

3 主要的硬件設(shè)計(jì)
3．1 LPC2138控制模塊
本設(shè)計(jì)中的微控制芯片需要提供I2C總線(xiàn)來(lái)控制CS5368、CS4382和SRC4382的操作模式，并且提供外部中斷接口來(lái)接收外部的中斷。LPC2 138微控制芯片是Philips公司的ARM7芯片，它擁有豐富的外部串行接口(UART、SPI以及I2C)，向量中斷控制器，支持實(shí)時(shí)調(diào)試和高速跟蹤執(zhí)行代碼，是一款高性能低功耗的32位微控制器，在微控制領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。鑒于以上特性，本設(shè)計(jì)選用LPC2138作為微控制芯片，通過(guò)I2C總線(xiàn)接口實(shí)現(xiàn)CS5368、CS4382和SRC4382的內(nèi)部寄存器配置，使這些器件工作在合適的工作狀態(tài)，并通過(guò)外部中斷接口實(shí)現(xiàn)中斷管理。
3．2 電源模塊設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)平臺(tái)要求的供電電源電壓有：±12 V、5 V、3．3 V、2．5 V和1．8 V。其中±12 V和5 V是由變壓器直接輸入得到．3．3 V、2．5 V和1．8 V由電源IC轉(zhuǎn)換得到?！?2 V主要為運(yùn)放供電，3．3 V、2．5 V和1．8 V電源芯片的輸入電壓均為5 V。其中，3．3 V電壓、2．5 V電壓和1．8 V電壓分別由芯片LM1085、TPS79325和LM1117-1．8輸出提供，輸出的2．5 V電壓提供給運(yùn)放NE5532做基準(zhǔn)電壓。
3．3 輸入模擬音頻調(diào)節(jié)模塊
模擬信號(hào)輸入前置電路，包括濾波限幅電路、阻容耦合電路和低通濾波衰減電路。模擬信號(hào)輸入前置電路主要用來(lái)隔離后級(jí)直流分量對(duì)前級(jí)的影響，限制輸入信號(hào)的幅度，濾去輸入信號(hào)中的高頻分量，濾除串?dāng)_噪聲。輸入模擬音頻信號(hào)電壓幅度比較大，不能直接作為A／D轉(zhuǎn)換器的輸入，因此前置電路必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行衰減，同時(shí)基準(zhǔn)電壓提高到2．5 V。如圖3所示。信號(hào)的衰減系數(shù)為：

3．4 輸出模擬音頻調(diào)節(jié)模塊
人耳能聽(tīng)見(jiàn)的音頻信號(hào)頻率范圍在20 Hz～20 kHz之間，而數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸和D／A轉(zhuǎn)換后可能會(huì)引入各種噪聲，因此需要在D／A轉(zhuǎn)換后進(jìn)行低通模擬濾波來(lái)濾除噪聲。此處由一個(gè)隔直流電路(由C5與R15組成高通濾波器)和二階巴特沃茲低通濾波器，如圖4所示。圖中，二階巴特沃茲低通濾波電路引入正負(fù)反饋，用來(lái)去除信號(hào)的高頻分量。