Système de test acoustique est principalement utilisé dans les haut-parleurs de test de performance électro-acoustiques, des microphones et d'autres produits, il est le développement de produits électro-acoustique et traite l'équipement indispensable production. Système de test acoustique est généralement nécessaire pour obtenir une carte son au moyen du signal audio analogique D et D . Plus axé sur la conception de la qualité du son, le son, la fonction de traitement de la carte son est inférieur au système de test acoustique ajoute essai électro-acoustique des coûts inutiles, carte généralement requis pour compléter le protocole de synchronisation au moyen d'un test de balayage continu . Développement de l'interface audio spécifique au système de test électro-acoustique, permettent d'améliorer la précision des tests acoustiques, simplifier le processus de test et de réduire les coûts. Cette interface audio conception de logiciels PC en utilisant la conception de langages de programmation C ++, fournit les fonctions d'interface, le système de mesure peut être des appels logiciels alimentés. Vitesse de communication Interface USB 2.0, capable de transmettre des données audio à un rythme plus rapide . Dans STM32F429 Machine inférieure que la puce maître, la puce a une interface FMC, SDRAM étendue pour stocker des données audio ; codec audio WM8978 utilisé pour réaliser numérique-analogique et une conversion analogique-numérique du signal audio, la puce utilise un - technique , il est possible d'atteindre 16 bits et la précision d'échantillonnage 24 bits, jusqu'à 192 kHz de fréquence d'échantillonnage pour répondre aux besoins du système de test acoustique .

1 uvres d'interface audio

Dans le système d'essai acoustique, l'effet interface audio mis en uvre D / A et A / D fonction de conversion, pour fournir un signal d'excitation pour les instruments de mesure électro-acoustiques et les signaux d'entrée en des données audio, des logiciels d'ordinateur pour l'analyse et l'enregistrement de l'interface audio lecture procédé représenté sur la figure 1. Baisser la machine peut être identifiée par des taux d'échantillonnage, différentes précision d'échantillonnage, un nombre différent de canaux de configuration codec effectue des fichiers audio wav fonction d'enregistrement ou de lecture en fonction des besoins de l'ordinateur hôte.

2 conception de matériel d'interface audio

2, l'interface audio 4 composition d'interface audio à 2 canaux, un total de huit canaux d'entrée et huit canaux de sortie, il est possible de tester une alimentation du système de haut-parleur et analogues ont besoin de tester électro-acoustique multicanal test de logiciel de système 4 interface audio 2 canaux distingue par quatre interrupteurs DIP 2-bit ID de dispositif affectée, le résumé de l'interface USB interface 4 audio 2 canaux à un concentrateur USB, concentrateur USB par l'intermédiaire d'une interface USB de passage connecté à un ordinateur, ce qui réduit la nécessité pour le nombre d'ordinateurs à l'interface USB.

La figure 3 en utilisant un 2-way interface de canal audio du système de test acoustique, chaque interface audio 2 canaux permet l'enregistrement mono ou stéréo et la lecture, les fonctions d'enregistrement et de lecture à la fois séparément, mais simultanément. Interface audio comme puce maîtresse STM32F429, régler le codec audio grâce à la fonction de bus série I2C, intégré audio par l'intermédiaire du bus I2S et la transmission de données audio codec WM8978 audio; ULPI interfaces externes par l'intermédiaire d'une expansion à puce USB PHY USB3300, réalisent USB2.0 de mode de communication à grande vitesse; FMC via l'interface de contrôleur de mémoire étendue flexible externe est une taille de mémoire de puces SDRAM de 32 Mo W9825G6KH-6, les données audio sont enregistrées.

3 Interface Audio Software Design

3.1 faible conception de logiciels

STM32 abaisser la conception basée sur la bibliothèque logicielle standard, l'organigramme du programme indiqué dans. La figure 4. Les expériences montrent que, après la première puissance du matériel pour retarder un certain temps pour initialiser le matériel, sinon il fera l'initialisation codec audio a échoué, il est parce qu'il faut du temps pour commencer après la mise sous tension puce WM8978, après le démarrage du matériel I2C pour écrire les commandes de configuration.

Initialisation de la configuration matérielle représentée sur la figure. Afin de pouvoir enregistrer simultanément et la lecture, afin de fournir une horloge maître du I2S I2S, la puce maître permet la communication en duplex intégral peut être synchronisé avec le codec audio, mais les résultats dans un taux d'échantillonnage le même enregistrement et de lecture. Afin d'effectuer en continu l'enregistrement ou la lecture, le maître et l'esclave I2S I2S sont configurés comme DMA double mise en mémoire tampon , un tampon pour l'unité centrale de traitement pour lire et DMA d'écriture sans arrêt de l'enregistrement ou de la lecture, un autre des tampons de DMA peut être utilisé . périphérique USB USB2.0 CDC est initialisé dans le mode à haute vitesse, USB recevoir des données audio en utilisant les données d'application du tampon de réception dans la mémoire SDRAM.

Après l'initialisation du matériel est terminée, la prochaine occasion d'attendre la connexion USB, pendant les feux clignotants LED. Après la connexion USB après que les lumières DEL allumée, reçoit les bits de poids faible à un ordinateur hôte en fonction d'une valeur de commande va exécuter une fonction correspondante, ces fonctions sont les suivantes:

(1) les capacités du dispositif d'interrogation d'état au retour de la machine supérieure à la lecture, l'état d'enregistrement, l'identificateur de dispositif, le volume de lecture, la fréquence d'échantillonnage, l'information de précision de l'échantillon. Dans lequel le mode d'enregistrement comprend l'enregistrement fermé, ouvert enregistrement, l'enregistrement simultané, l'enregistrement est terminé quatre états, y compris l'état d'avancement et de jouer le jeu ouvert de deux états.

(2) Régler la fonction d'échantillonnage est fourni enregistrement et la lecture de précision d'échantillonnage est de 24 bits ou le taux d'échantillonnage de 16 bits de 8 kHz ~ 192 kHz.

(3) d'enregistrement et de lecture fonction de commutation commute de l'utilisation du signal d'horloge maître I2S de I2S, cela peut assurer l'enregistrement et la lecture simultanés, mais posent des problèmes principaux I2S fermé, ne peut être utilisé à partir des I2S. La solution à ce problème est l'initialisation matérielle est terminée, le principal tampon DMA I2S envoyer en permanence des données au codec audio, si vous voulez la lecture ouverte, les données audio ne peuvent être écrites dans le tampon principal DMA I2S, si pour désactiver la lecture, les données null d'écriture. Si la méthode d'enregistrement à partir I2S fermé fermé, il conduira à la suivante ne peut être déterminé à partir de la i2S ouverte, la première transmission de données appartient à laquelle les canaux d'entrée, ce qui entraîne de l'incertitude canaux gauche et droit de données audio, il ne peut être lu que si la CPU de commande la fonction de commande d'accès des données de mémoire tampon d'enregistrement d'une manière I2S ou désactiver, en utilisant seulement un indicateur de commutateur d'enregistrement peut le faire.

(4) fonction d'enregistrement simultané, la fonction d'enregistrement et de lecture tourné simultanément sur, l'enregistrement et la lecture en utilisant le même signal d'horloge, en théorie, on peut enregistrer et lire entièrement synchronisées.

conception logicielle 3.2 PC

thread logiciel et de communication PC divisé en le thread principal, le thread principal peut être branché sur l'ordinateur trouver un périphérique USB, un périphérique USB et interface audio ajoute au fil de gestionnaire de communication. des fonctions d'interface du fil principal fourni peuvent être envoyées par un utilisateur du fonctionnement de l'appareil d'information pour le fil de communication, fil de communication a décidé le type de commande de contrôle vers le bas de bits envoyée par la requête pour les informations d'état de fonctionnement et les informations de fonctionnement de l'appareil reçu du dispositif principal de fil et comment pour la transmission de données.

PC logiciel spécifique flux de travail montré à la figure 6, afin d'atteindre une capacité de remplacement à chaud est d'abord allumé après que le logiciel PC enregistrement du périphérique CDC USB, le logiciel PC à la fenêtre principale peut être inséré dans le message USB WM_DEVICECHANG reçu identifiant le système d'exploitation Windows tirant des événements. logiciel PC en appelant libusb fonction bibliothèque communication USB , le thread principal doit être initialisé libusb bibliothèque, puis chercher le bus USB et les périphériques sur le bus, sélectionné descripteur d'appareil d'interface audio, ouvert toute l'interface audio obtenir son traiter périphérique USB et sa demande de numéro de l'appareil, le courant qui peut gérer l'interface audio correspondant au numéro de canal à travers le dispositif. Le principal numéro de dispositif de préhension de dispositif de transport de fil et correspondant au fil de communication, le fil peut communiquer 4 interface audio 2 canaux exploités séparément. Enfin, le logiciel entre dans une opération d'état d'attente, la fiche utilisateur d'un logiciel de périphérique USB relocaliser l'équipement. Après que l'utilisateur actionne le dispositif par l'intermédiaire d'une fonction d'interface, les informations de fonctionnement du fil principal sera transmis au fil du dispositif de communication.

Elle continuera d'interroger les informations d'état du périphérique pour établir fil de communication, que ce soit ou non la communication USB est normal et l'état de fonctionnement de l'équipe suivante. Après avoir reçu les informations de fonctionnement de l'appareil principal fil, le fil communique avec les informations d'état de dispositif en comparant les informations en conformité avec différents, l'équipage respectif envoyé vers le bas des commandes ou des transferts de données. Cette conception assure l'état de fonctionnement de l'ordinateur hôte de synchronisation et de la machine de la partie inférieure, de sorte que l'ensemble du système plus stable.

4 Test de performance

4.1 Performance sortie signal de test

L'ordinateur ont été utilisés PreSonus AudioBox 1818 VSL carte son professionnel et sortie de l'interface audio signal sinusoïdal, en utilisant les APx525 de l'analyseur audio Distorsion harmonique totale sont mesurées, les résultats de mesure représentés sur la figure, l'interface audio signal total d'excitation harmonique à travers la sortie de bande audio 7 distorsion du son professionnel sont inférieurs en 1000 à une distorsion harmonique totale Hz est -77 dB et carte son professionnelle est -53,7 dB.

test de performance d'acquisition du signal 4.2

carte son, respectivement, et une interface audio pour un système de mesure électro-acoustique, l'acquisition signal sinusoïdal, la mesure de la sortie de tension par le dispositif de source de signal, comme indiqué dans l'analyse audio figure, dans la plage de 10 Hz à 20 kHz, les caractéristiques d'amplitude-fréquence de l'interface audio 8 et son professionnel similaire à plus de 20 kHz est meilleure que la carte son professionnelle.

4.3 vérification de la fonction d'enregistrement synchrone

Une fois le logiciel PC lit la forme d'onde de 1 kHz signal sinusoïdal, une fréquence d'échantillonnage de 48000 Hz, la précision d'échantillonnage est de 16 bits, pour la durée de 1 du fichier wav, comme le montre le 1er et 48e Audio 9000 à pointer des données caret. L'interface audio et est relié aux canaux d'entrée et de sortie, la fonction d'enregistrement synchrone en utilisant le signal de sortie synchrone acquisition directe, de la forme d'onde acquise 10 représenté sur la figure. La valeur de drapeau de 9 et 10 à la même position, une interface audio décrit la fonction d'enregistrement synchrone peut enregistrer et la lecture peut être parfaitement synchronisé.

5. Conclusion

Cette conception d'une interface audio PreSonus AudioBox 1818 VSL par rapport carte son professionnelle, la distorsion harmonique totale de moins de canaux de sortie, les caractéristiques du canal d'entrée amplitude-fréquence mieux, peut être l'enregistrement entièrement synchronisé et la lecture, mais il a aussi l'avantage d'un faible coût , peut se substituer à son professionnel pour le système de mesure électro-acoustique.

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Informations sur l'auteur:

Zhou Jing Lei, Li Tengfei, Feng Yuan

(Xi'an Institut de génie Université de l'information électronique, Xi'an 710048, Chine)