[实用新型]基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及麦克风阵列多声道声音采集领域，尤其涉及基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置。

背景技术

麦克风阵列(Array Microphone)，是由2个以上数量的声学数字或模拟麦克风组成特定的阵列阵型，利用特定阵型的麦克风阵列技术可以实现更优质的拾音效果。在特定阵型的麦克风提供多声道音频数据到处理器进行DSP算法处理，可以实现优质的远场拾音、回声消除、降噪和声源定位等效果。以算法的理论上，麦克风阵列的麦克风数量与拾音效果成正比，目前现有的麦克风阵列技术普遍为2个麦克风和4个麦，随着处理器的性能不断加强，麦克风阵列的麦克风单元数量也在不断增多以便提供优质的拾音效果。

麦克风阵列多声道采集的数据需要传输到MCU、CPU等处理器或操作系统上进行处理和语音识别，需要数字的传输协议传输到处理器，现有的方案一般为I2S、TDM等传输方式，也就现有的I2S麦克风阵列多声道采集和TDM麦克风阵列多声道采集方案。现有的方案使用多声道的ADC进行模数转换，把多个麦克风的模拟信号转换为数字信号，然后通过I2S或者TDM总线方式传输到处理器。这样通过ADC后再把多声道麦克风的数据通过I2S和TDM总线传输到处理器的方案统称为多声道模拟麦克风采集。

现有的多声道模拟麦克风采集方案因为只有ADC来被动转换麦克风声音信号为数字信号，多声道模拟麦克风采集方案没有类似MCU等处理器在方案上，所以该方案必然会带来诸多问题：

(1)现有的多声道模拟麦克风采集方案只能接模拟麦克风，没有办法把该方案改接为数字麦克风，因为除FPGA性质的处理器外，其他ARM架构、X86架构的MCU和CPU没有办法接高达2个以上的数字麦克风，麦克风阵列技术算法能够实现优质的拾音效果往往需要麦克风数量的增加，一般在4个以上为佳；

(2)多声道模拟麦克风采集方案把多声道的声音数据传输到处理器的通讯总线为I2S和TDM，这两种总线也导致了麦克风阵列的设计必须和主板设计在同一个PCB板子上面，因为I2S和TDM总线为数字传输总线。如果采用分离方式设计，由于外界的干扰，I2S和TDM总线并没有差分信号传输稳定和驱动能力好，所以I2S和TDM总线会带来不能分板设计和总线不作通用这两方面缺点；

(3)多声道模拟麦克风采集方案如果是4个模拟麦克风以上的，则需要两个ADC，两个ADC的设计比较容易出现采集的信号没有一致性和同步性。会因为同步性不好而导致麦克风阵列技术算法没有能很好地发挥，所以现有的多声道模拟麦克风采集方案只能接收数量不超过8个模拟麦克风的采集。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提出基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：基于XMOS平台的USB麦克风阵列多声道采集装置，包括

XMOS芯片；

与所述XMOS芯片相连的至少一个数字麦克风和/或通过多通道ADC与所述XMOS芯片相连的至少一个模拟麦克风；

与所述XMOS芯片里面的USB PHY相连的USB数据线；

其中，所述XMOS芯片包括Audio控制板块和USB控制板块，所述Audio控制板块用于接收所述数字麦克风和/或模拟麦克风的Audio数据，并将所述Audio数据传输到所述USB控制板块，所述USB控制板块通过控制所述USB PHY芯片，将所述Audio数据通过所述USB数据线发送到其它操作系统中。

进一步地，所述Audio控制板块包括

接收模块，所述接收模块连接所述数字麦克风和/或模拟麦克风，用于PDM时序实现和麦克风数据输入；

至少一个抽取模块，所述抽取模块连接所述接收模块，用于数字麦克风和/或模拟麦克风数据的抽取和分组；

处理模块，所述处理模块连接所述抽取模块，用于将所述抽取模块传输过来的数字麦克风和/或模拟麦克风数据进行整合和排序；和

音频模块，所述音频模块连接所述处理模块，同时负责产生I2S和I2C时序。

所述USB控制板块包括

解耦合模块，所述解耦合模块连接所述音频模块，用于接收并解压数字麦克风和/或模拟麦克风数据，然后将数字麦克风和/或模拟麦克风数据封包成USB格式数据；

缓冲模块，所述缓冲模块连接所述解耦合模块，用于USB格式数据的缓冲调节；