數(shù)碼鋼琴音頻信號(hào)實(shí)時(shí)抗噪傳輸方案的實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，數(shù)碼鋼琴集體課教學(xué)模式逐漸成為了鋼琴教學(xué)的研究熱點(diǎn)。這種教學(xué)模式對(duì)各學(xué)校(特別是在欠發(fā)達(dá)地區(qū))鋼琴教學(xué)的普及起到了很大的推動(dòng)作用。數(shù)碼鋼琴教學(xué)系統(tǒng)是鋼琴集體課的核心技術(shù)支撐，因此研究一套低成本，能充分發(fā)揮鋼琴集體課優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)平臺(tái)具有一定的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)過分析研究，這套系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)一種實(shí)時(shí)抗噪的音頻傳輸方案。
　　 本文以數(shù)碼鋼琴教學(xué)系統(tǒng)為研究對(duì)象。首先，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，確定了系統(tǒng)組成，并分別做出簡(jiǎn)要說明，

2、討論了音頻傳輸方式的選擇，描述了硬件平臺(tái)的構(gòu)架，分析了影響系統(tǒng)性能的因素。本文最終采用了一種基于普通交換機(jī)、以太網(wǎng)和C5000系列DSP嵌入式系統(tǒng)的數(shù)碼鋼琴集體課組網(wǎng)方案。
　　 在硬件設(shè)計(jì)中，描述了單個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件模塊設(shè)計(jì)，包括電源模塊、DSP及自舉加載模塊、音頻模塊及以太網(wǎng)模塊。從器件的選擇、電路設(shè)計(jì)兩個(gè)方面展開分析。
　　 在軟件設(shè)計(jì)中，包含各模塊的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、DSP自舉加載程序設(shè)計(jì)和以太網(wǎng)通信程序設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)程序?qū)?/p>

3、現(xiàn)系統(tǒng)各模塊的基本功能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。DSP自舉加載程序利用單片機(jī)通過HPI口為DSP加載程序，實(shí)現(xiàn)DSP的脫機(jī)運(yùn)行。以太網(wǎng)通信程序從系統(tǒng)的以太網(wǎng)協(xié)議選擇、數(shù)據(jù)包格式定義、網(wǎng)絡(luò)傳送方式、總體流程、數(shù)據(jù)流時(shí)序控制、緩沖方式及數(shù)據(jù)斷裂的解決來展開討論。本文充分利用DSP片內(nèi)DMA通道和中斷系統(tǒng)資源，設(shè)計(jì)DMA通道的數(shù)據(jù)流時(shí)序控制和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，解決了數(shù)據(jù)抖動(dòng)和延時(shí)。采取MAC地址訪問的路由方式以及單播+組播的組合傳送方式，實(shí)現(xiàn)了音頻數(shù)據(jù)的

4、分組傳送并有效提高了帶寬利用率，減小由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)沖突引入的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。采用了從緩沖區(qū)抽取/插入采樣點(diǎn)的方法處理時(shí)鐘不同步引起的數(shù)據(jù)斷裂，消除數(shù)據(jù)突變引起的噪聲。
　　 最后，在測(cè)試部分利用以太網(wǎng)抓包軟件Commview測(cè)試了分組后各終端節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系，經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)碼鋼琴集體課的分組通信功能。再用TDS2014示波器和音頻分析軟件SpectraLAB測(cè)試了系統(tǒng)性能參數(shù)，系統(tǒng)總延時(shí)測(cè)試結(jié)果為約為5.7ms，在指標(biāo)要求范圍內(nèi);通