AES音频数据流之间的异步采样率转换

技术分类: 消费电子设计  | 2008-03-27
作者:Xilinx公司 Gregg C. Hawkes | Read Tidwell | John F. Snow

  例如,让我们将两块由不同的时钟振荡器导致的SDI视频采样率有微小差别的板卡连接在一起。接收板将嵌入的AES 数字音频信号从视频流中分离出来,并将其送至 ASRC。需要使用帧缓存同步逻辑,通过添加或丢弃视频帧,来处理两块板卡间时钟频率的差异。ASRC 调节解嵌的音频,来与输出视频流的时钟速率匹配,使其能被重新嵌入到输出 SDI 视频流中。(需要使用帧缓存同步逻辑,通过添加或丢弃视频帧,来处理两块板卡间时钟频率的差异。ASRC 调节去嵌入音频,来与输出视频流的时钟速率匹配,使其能被重新嵌入到输出SDI 视频流中。)

  欲获取更多关于帧缓存同步技术和异步采样率转换技术的信息,请参见位于 www.xilinx.com/cn/bvdocs/appnotes/xapp514.pdf 上的XAPP514,“广播业的音/视频连接解决方案”。

  框图和性能优势

  图5中的简单框图显示了 ASRC 中所必须的两个关键设计部分。第一个部分用来确定输入采样率和输出采样率之间的变化,用“比例控制”标出。第二个部分“二次采样器”是一组原型滤波器,按照比例控制所提供的统计数据进行变化。

XilinxASRC参考设计的顶层框图

 

  图5 XilinxASRC参考设计的顶层框图

  ASRC 参考设计将立体声音频从一个采样频率转换到另一个采样频率。输入和输出频率可以互为任意的比例,或为基于不同时钟的同一个频率。输出是输入的带宽限制版本,输入被重新采样,来与输出采样时序匹配。参考设计有如下这些特点:

  全异步工作

  可扩展至多条通道

  最差情况下 -125dB 的THD+N,典型情况下 -130dB的 THD+N

  24位音频字宽度的输入和输出,31位的内部数学精度和远离0的进位

  自动监视输入到输出的采样率之比,不断对滤波器进行调整

  连续的有理数/小数比例,上变频为8:1

  连续的有理数/小数比例,下变频为1:7.5

  具有自适应滤波功能的连续输入到输出采样率监视

  输 入/输出采样率在8kHx-192kHz连续范围内

  更低的确定性延迟

  参考设计有一个内插系数的FIR滤波器,它由 Virtex TM -5 中作为主数学单元的DSP48E和用作输入采样缓存和原型存储的block RAM来实现。

  结论

  为不同数量数字音频通道维持不同的输入到输出音频采样率,并支持新的 AVB功能的需求是一个巨大的挑战。从变化的协议、存储器管理、不同的负载和不同的系统接口等方面,很容易看到这些设计需要 ASSP 和 ASIC 所无法提供的高性能和低成本的灵活性。这些挑战为 Virtex-5 器件创造了机会,因为这些器件能够让设备厂商针对不断发展的AVB设备市场创建相应的解决方案。

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