Line-In 音频采集方案设计

# 作者：水煮鱼
时间：2008-3-23 夜
版权申明：本文为水煮鱼为 水煮鱼@博客园 撰写，不得用于商业用途，如需摘用，请与水煮鱼联系。

1、 应用场景分析
老式磁带机是90年代或者更早期记录音频资料的重要介质。目前很多珍贵的音频资料仍然以磁带这种介质来记录。随着技术的发展，目前音频的磁带记录方式和读取方式已经逐渐退出历史的舞台，取而代之的是更新的数据存储技术：比如光盘，硬盘，FLASH等等。
本方案主要实现于老式的磁带转录，与其他音频采集方案相比，本方案采用了大容量的FLASH（32G或者64GB更高），实现通过音频线入的方式，实时采集，压缩并存储。

2、 系统架构设计
本方案采用DSP+CODEC的方式实现音频信号的实时采集和处理。
方案共分为三个模块：音频采样模块、数字信号处理（压缩）模块和数据存储控制模块。

                                  图1 音频信号采集系统结构图
音频信号采集模块：
音频信号采集模块主要实现对线入音频实现A/D转换以及信号的编解码。由于音频信号的频率范围为20Hz～20KHz，根据奈奎斯特采用定律，为了实现信号的无失真采样，采样芯片的频率至少大于20KHz的两倍。目前主流的A/D芯片采用频率约为44.8K，采样精度4/8/16位不等。
音频信号压缩模块：
经过采样后的音频信号处理常常采用数字信号处理器（DSP），由于目前已经有成熟的编码算法，因此DPS可以实现各种格式的音频信号压缩功能。目前TI公司的5000系列DSP在音频信号处理领域具有广泛的应用。同时，DSP以其良好的扩展性和强大丰富的功能，使其可以兼容后续系统的升级（比如视频压缩等）。
目前DSP的MP3压缩算法已经非常成熟，开发难度较小。
音频信号存储模块：
该部分主要包括一块FLASH的读写控制器和一块大容量的FALSH芯片。由于该部分目前的应用已经比较成熟，因此本文中不再累述。

3、 芯片选型
芯片选型的原则基于成本和功能的双重考虑，同时考虑了部分以后功能的扩展。
音频采集模块：
音频编解码的CODEC，主流采用的是TI公司的TLV320AIC23B，目前价格约为2.8$。
TLV320AIC23(以下简称AIC23)是一款高性能的立体声音频 Codec芯片,内置耳机输出放大器,支持MIC和LINEIN两种输入方式(二选一),且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC23的模数转换 (ADCs)和数模转换(DACs)部件高度集成在芯片内部,采用了先进的Sigma-delta过采样技术,可以在8K到96K的频率范围内20、 24bit和32bit的采样,ADC和DAC的输出信噪比分别可以达到90dB和100dB。与此同时,AIC23还具有很低的能耗,回放模式下功率仅 为23mW,省电模式下更是小于15uW。由于具有上述优点,使得AIC23是一款非常理想的音频模拟I/O器件。
音频信号处理模块：
音频信号处理模块选用的DSP是为目前主流的5000系统的DSP，基于性价比的考虑，选择型号为：TMS320VC5402，价格为6.25$
TMS320VC5402（以下简称C5402）是德州仪器公司（TI）推出的性价比极高的定点数字信号处理器（DSP），因其极高的性价比而成为目前应用最为广泛的DSP芯片之一。采用改进的Harvard处理结构和指令流水线操作，计算处理速度很高（100MIPS），指令周期可达10ns；C5402可寻址三个独立的存储空间[1]，包括1M×16b的程序空间，64K×16b的数据空间以及64K×16b位的I/O口空间。在片内，它提供了16K×16b的双存取RAM和4K×16b的ROM。
音频信号存储模块：
略。
型号：目前所知有三星的K9HBG08U1M。
据目前了解，32G的FLASH价格约为：$199
综上所述：
考虑周围电路和PCB费用，因此该方案的成本价格约为：$215

4、 未来的扩展方案
考虑到未来视频压缩应用，目前采用的DSP，TMS320VC5402具备丰富的视频编解码芯片接口，目前很多市售的监视系统均采用了该系列的DSP处理器。
并且该芯片的开发对未来相关音视频开发也具有一定战略意义。