基于USB總線的多路電話錄音系統(tǒng)

1、基于usb總線的多路電話錄音系統(tǒng)現(xiàn)在市場上的錄音系統(tǒng)大致可分為電話錄音卡和電話錄音盒兩種。電話錄音卡是以板卡的形式插入電腦主板插槽與主機(jī)銜接的，安裝極為不便。大部分的錄音卡為pci插槽形式，不僅價(jià)格昂貴，而且受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量、地址及中斷資源的限制，可擴(kuò)展性較差。尤其是在電磁干擾較強(qiáng)的環(huán)境中，無法特地對(duì)其作電磁屏蔽,簡單導(dǎo)致數(shù)據(jù)走失，使聲音失真。電話錄音盒普通為外置式設(shè)備，通過接口線挺直接入計(jì)算機(jī)外置接口，用法十分便利；但是，計(jì)算機(jī)提供的接口究竟有限，傳統(tǒng)的串并口都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)銜接，即一個(gè)接口只能支持一個(gè)設(shè)備，而且串并口普通不能滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。在這種狀況下，采納作為錄音系統(tǒng)的接口，是一個(gè)相當(dāng)好

2、的挑選。設(shè)計(jì)一種基于usb接口技術(shù)的電話錄音系統(tǒng)，不僅充分利用usb規(guī)范的各種優(yōu)越條件，很好地解決了上述問題，而且具有支持即插即用、用法便利的功能，市場前景廣大。本文闡述一種基于usb的多路電話錄音系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)辦法，錄音系統(tǒng)采納高性能的混合信號(hào)微控制器芯片c8051f320作為控制器內(nèi)核。該微控制器內(nèi)部集成有usb控制器來控制usb的傳輸，簡化了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)；軟件方面利用cygnal/silicon laboratories公司提供的usbxpress軟件開發(fā)包舉行pc端應(yīng)用程序和微控制器端固件程序的編程。該辦法充分利用已有資源，開發(fā)容易，易于實(shí)現(xiàn)。錄音系統(tǒng)采納外置錄音盒的形式，銜接在電腦的u

3、sb接口上，并連上要管理的電話線，即插即用,無須外接電源，可熱插拔，用法便利。錄音系統(tǒng)以軟硬件相結(jié)合的方式對(duì)電話舉行錄音，并將錄音文件錄制于電腦硬盤，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電話錄音時(shí)光短、不便管理、聲卡采集器錄音不穩(wěn)定的缺陷。2 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)21 usb總線及c8051f320微控制器簡介通用串行總線(usb)是近年來進(jìn)展起來的一種新的總線接口技術(shù)，以其低成本、高速度、易擴(kuò)展、支持熱插拔和即插即用等一系列優(yōu)點(diǎn)，獲得了迅猛進(jìn)展。usb接口已經(jīng)和串口/并口一樣，成為pc機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。usb2.0接口的最高傳輸速度可達(dá)480 mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的串/并接口，可以滿足絕大部分狀況下大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?。u

4、sb接口采納樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)usb接口可以最多銜接127個(gè)設(shè)備，因?yàn)閱为?dú)用法自己保留的中斷，因此基于usb的通信克服了通常串并口通信中碰到的iqr矛盾問題。另外,usb接口支持熱插拔的特性，極大地便利了系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試和實(shí)際應(yīng)用；usb設(shè)備不需要單獨(dú)的電源，只需用計(jì)算機(jī)或集線器提供電源。c8051f320是cygnal公司推出的一款具有全速usb功能的混合信號(hào)flash微控制器。芯片內(nèi)部集成有2 304字節(jié)的ram和16 kb的flash存儲(chǔ)器；具有較快的處理速度和較大的存儲(chǔ)容量，而且具有在系統(tǒng)可編程的功能。事實(shí)上，c8051f320是一個(gè)完整的小型片上系統(tǒng)（）。c8051f320具有以下特點(diǎn)

5、：全速的usb2.0功能控制器；可支持8個(gè)usb端點(diǎn)；帶有1 kb的usb緩沖存儲(chǔ)器；內(nèi)部集成了usb接口的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)中無需外部上拉；具有高速增加性8051 內(nèi)核，該mcu內(nèi)核采納流水線式命令結(jié)構(gòu)，處理速度可達(dá)25 （時(shí)鐘頻率為25 mhz時(shí)）?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，錄音系統(tǒng)采納了c8051f320微控制器芯片。2.2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成錄音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四路電話同時(shí)錄音。系統(tǒng)總體框架1所示。圖1 系統(tǒng)總體框架錄音盒內(nèi)部為以c8051f320微控制器芯片為核心的系統(tǒng)；通過usb電纜與主機(jī)銜接；微控制器芯片的p0p3四個(gè)端口用于輸入電話線路產(chǎn)生的直流信號(hào)，以獵取電話線路的狀態(tài)；p4p7四個(gè)端口用于輸入電話線路產(chǎn)生

6、的溝通信號(hào)，即語音信號(hào)，然后通過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，作為 usb傳輸?shù)匿浺魯?shù)據(jù)。系統(tǒng)所采納的a/d轉(zhuǎn)換器為c8051f320微控制器內(nèi)部集成，具有10位精度，最高采樣率可達(dá)200 ksps。3 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件基于silicon laboratories公司提供的usbxpress軟件開發(fā)包開發(fā)設(shè)計(jì)，usbxpress通過動(dòng)態(tài)鏈接庫和庫函數(shù)提供給用程序接口。因?yàn)?usbxpress已提供有設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，因而，開發(fā)的主要任務(wù)是下位機(jī)固件程序和上位機(jī)應(yīng)用程序的開發(fā)。3.1 usbxpress軟件開發(fā)包usbxpress軟件開發(fā)包包括windows公司設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、inf驅(qū)動(dòng)安裝文

7、件、主機(jī)接口函數(shù)庫（以windows dll的形式提供）以及設(shè)備固件接口函數(shù)庫。錄音系統(tǒng)用法到的主機(jī)接口函數(shù)為：通過這些主機(jī)和設(shè)備接口函數(shù)，即可便利地舉行主機(jī)應(yīng)用程序和設(shè)備端固件程序的編制了。3.2 設(shè)備固件程序的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)挑選 c作為固件開發(fā)環(huán)境，并采納和匯編語言相結(jié)合的方式。固件程序把有關(guān)usb功能的固件設(shè)計(jì)成徹低的中斷驅(qū)動(dòng)，isr(中斷服務(wù)程序)和后臺(tái)主程序的數(shù)據(jù)交換通過大事標(biāo)記和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來舉行。主循環(huán)負(fù)責(zé)初始化i/o口、定時(shí)器和中斷以及重新銜接到usb總線，然后檢測大事標(biāo)記來對(duì)各種大事舉行處理。其中后臺(tái)程序采納c51高級(jí)語言編寫，a/d轉(zhuǎn)換完成中斷子程序采納asm51匯編語言編寫。固件

8、程序調(diào)用usbxpress提供的固件接口函數(shù)來實(shí)現(xiàn)通過usb傳輸數(shù)據(jù)的功能，定義一個(gè)中斷號(hào)為16的中斷服務(wù)函數(shù)以響應(yīng)usb中斷。該isr以如下形式調(diào)用：固件程序的主要工作是通過a/d轉(zhuǎn)換使接入的4路電話模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于傳輸及存儲(chǔ)。程序采納定時(shí)器0溢出啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換的方式，依次以一定的采樣速率（11 025 kbps）對(duì)溝通通道（通道1、2、3、4，語音信號(hào)）采樣，并每間隔一定時(shí)光對(duì)直流通道（通道5、6、7、8，電話狀態(tài)）舉行采樣。a/d轉(zhuǎn)換完成中斷子程序用匯編語言編寫，其大致框架為：3.3 上位機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用 visual c+ 6.0舉行上位機(jī)應(yīng)用程序的開發(fā)。程序采納

9、多線程的思想，主線程為用戶界面線程，負(fù)責(zé)應(yīng)用程序與用戶的交互；另外開拓一個(gè)工作線程，用于usb數(shù)據(jù)的傳輸。應(yīng)用程序首先通過usbxpress提供的接口函數(shù)f32x_getnumdevices()來取得當(dāng)前銜接的usb設(shè)備數(shù)。然后，按照獲得的標(biāo)識(shí)號(hào)利用接口函數(shù)f32x_open()打開相應(yīng)設(shè)備，并獲得設(shè)備的句柄作為usb設(shè)備的標(biāo)識(shí)。該句柄在程序中是舉世無雙的。這樣，就可以調(diào)用 f32x_read()和f32x_write()接口函數(shù)來讀/寫設(shè)備，控制數(shù)據(jù)的傳輸。為了精確讀取錄音數(shù)據(jù)，usbxpress提供了接口函數(shù) f32x_checkrxqueue()來返回設(shè)備接收隊(duì)列中的字節(jié)數(shù)，以確保錄音數(shù)據(jù)的無差錯(cuò)傳輸。錄音數(shù)據(jù)以pcm的格式存儲(chǔ)在電腦硬盤中。結(jié)語該電話錄音系統(tǒng)基于silicon laboratories公司提供的usbxpress軟件開發(fā)