[發明專利]一種便攜式小型音頻收發系統

在審

• 申請號: 201710321865.1
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107147418A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 徐元欣;俞俊濤;向彥博;毛佳;辜一帆;余睿;夏伊倩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B1/50
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種便攜式小型音頻收發系統，其特征在于：包括電源模塊、時鐘晶振模塊、存儲模塊、USB串口通信模塊、UART模塊、閃存模塊、音頻處理模塊以及FPGA模塊；其中：

所述電源模塊用于為系統中的其他功能模塊提供工作電壓；

所述時鐘晶振模塊用于產生兩路不同頻率的時鐘基準信號，一路提供給FPGA模塊，另一路提供USB串口通信模塊和UART模塊；

所述存儲模塊用于儲存音頻信號；

所述USB串口通信模塊用于與外部微型計算機進行通信；

所述UART模塊用于與上位機進行通信，接收用戶下達的控制指令；

所述音頻處理模塊通過外部設備接收音頻信號并對其進行預處理以及模/數轉換后提供給FPGA模塊，同時對FPGA模塊轉發的音頻信號進行數/模轉換后通過外部設備進行播放；

所述FPGA模塊用于將音頻處理模塊轉換后的音頻信號保存至存儲模塊中或將該音頻信號通過USB串口通信模塊保存至外部微型計算機中，還用于讀取存儲模塊中的音頻信號或通過USB串口通信模塊讀取外部微型計算機中的音頻信號并將其轉發給音頻處理模塊；FPGA模塊還用于解析所述控制指令并作出相應處理，同時將系統的工作狀態信息通過UART模塊反饋給上位機；

所述閃存模塊用于存儲少量待播放的音頻信號。

2.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述電源模塊包括：

DC-DC變換電路，用于將電池輸出的24V直流電壓轉換成5V直流電壓；

濾波電路，用于抑制DC-DC變換電路開關頻率下的輸出電壓紋波；

LDO電路，用于將濾波后的5V直流電壓降壓成適應各功能模塊的工作電壓。

3.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述時鐘晶振模塊分別采用兩個晶振分別產生頻率為10MHz和11.0592MHz的兩路時鐘基準信號，10MHz時鐘基準信號作為FPGA模塊工作時的系統時鐘，11.0592MHz時鐘基準信號作為USB串口通信模塊和UART模塊的波特率時鐘。

4.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述存儲模塊由U盤、SD卡以及CH376芯片組成，U盤和SD卡通過CH376芯片與FPGA模塊連接。

5.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述USB串口通信模塊由USB接口和FT232RL芯片組成，USB接口通過FT232RL芯片與FPGA模塊連接。

6.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述UART模塊由DB9F接口和MAX3232ESE電平轉換芯片組成，DB9F接口通過MAX3232ESE電平轉換芯片與FPGA模塊連接。

7.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述閃存模塊采用S25FL032P芯片。

8.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述音頻處理模塊對音頻信號進行預處理包括濾波以及放大，其中濾波通過MAX274芯片實現，放大通過LTC6910-1芯片實現，模/數以及數/模轉換通過TLV320AIC23B芯片實現。

9.根據權利要求1所述的音頻收發系統，其特征在于：所述FPGA模塊通過解析用戶下達的控制指令執行以下工作任務：時間戳同步、更新閃存模塊內的音頻數據、配置音頻處理模塊的工作參數、啟動音頻的發送及接收任務、驅動存儲接收到的音頻信號；FPGA模塊由Altera公司Cyclone IV系列的EP4CE22E22I7芯片及其外圍電路構成。

10.根據權利要求9所述的音頻收發系統，其特征在于：所述FPGA模塊執行時間戳同步的具體過程為：FPGA模塊進入授時任務時，若檢測到PPS信號，則將系統本地時間同步為通過UART模塊寫入的外部時間，同步精度為微秒量級；之后利用10MHz的晶振進行系統守時，守時精度為納秒量級；進而通過設置音頻收發任務的起止時間來控制系統工作。