[实用新型]一种便携式可重构麦克风阵列同步高速采集处理系统

说明书

本实用新型公开了一种便携式可重构麦克风阵列同步高速采集处理系统，目的在于使系统采集速率高、成本低、扩展性强，且小型化便携，包括MIC阵列模块组、A/D采样模块、Zynq‑7000控制模块和存储模块，MIC阵列模块组与A/D采样模块通信连接，Zynq‑7000控制模块包括PL端、PS端和BRAM控制器，A/D采样模块通过I/O管脚与PL端通信连接，PL端用于对数字信号进行串并转换和预处理，PL端和PS端之间通过AXI总线通信连接，BRAM控制器采用Ping‑Pang缓存机制缓存PL端和PS端之间的交互数据，PS端读取并选择存储模式将缓存数据发送给存储模块存储。

技术领域

本实用新型涉及音频信号处理领域，具体涉及一种便携式可重构麦克风阵列同步高速采集处理系统。

背景技术

麦克风是一种典型的声传感器，由一系列麦克风组成的麦克风阵列可以接收多路信号进行联合处理，从空域的角度得到声场的时空结构，实现声信号的空间位置辨识或者特定信号的识别。麦克风阵列信号采集处理过程对硬件平台系统设计提出了更高的要求。相较于传统的声音采集系统，阵列信号采集系统需要解决高速接收、高速缓存、高速通信以及低功耗等问题，需要高速、多路同步的声音采集处理系统发挥阵列信号的优势，实现其高速同步接收和后续处理。

传统的音频采集系统的实现方式包括单片机、USB声卡和DSP。单片机主频速率有限，片内资源不足，扩展性不够，难以实现多路、高速的麦克风阵列采集。USB声卡各路音频数据独立采集保存，未能实现音频同步采集处理，造成后续软件上处理困难。DSP作为专用的高速数字信号处理器在处理音频信号优势明显，一般采用A/D模块+DSP+通信传输模块的方式实现。但是存在高精度、高速率的DSP价格过高，体积过大；面对高频时钟时出现的高频干扰；整体功率消耗过大等问题。总的来说现有的声阵列侦测系统采集速率低、体积大、成本高、部署复杂、扩展性差，无法很好的发挥阵列信号的优势。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种便携式可重构麦克风阵列同步高速采集处理系统，采集速率高、成本低、扩展性强，且小型化便携。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括MIC阵列模块组、A/D采样模块、Zynq-7000控制模块和存储模块，所述MIC阵列模块组与所述A/D采样模块通信连接，所述MIC阵列模块组用于采集音频信息并发送模拟信号给所述A/D采样模块，所述Zynq-7000控制模块包括PL端、PS端和BRAM控制器，所述A/D采样模块通过I/O管脚与所述PL端通信连接，所述A/D采样模块用于将模拟信号转化为数字信号并采用多路通道发送给所述PL端，所述PL端用于对数字信号进行串并转换和预处理，所述PL端和所述PS端之间通过AXI总线通信连接，且所述BRAM控制器通信连接于所述PL端和所述PS端之间，所述BRAM控制器采用Ping-Pang缓存机制缓存所述PL端和所述PS端之间的交互数据，所述PS端与所述存储模块通信连接，所述PS端通过所述BRAM控制器读取所述PL端的缓存数据，并选择存储模式将读取的缓存数据发送给所述存储模块存储。

进一步地，所述A/D采样模块包括缓冲电路、板卡控制电路和至少四个A/D采集板，所述缓冲电路和所述板卡控制电路均与至少四个所述A/D采集板通信连接，所述MIC阵列模块组与所述缓冲电路通信连接，所述缓冲电路用于对所述MIC阵列模块组发送的模拟信号进行差分转化和振幅调整，并发送给至少四个所述A/D采集板，至少四个所述A/D采集板中的一个为主板，其余为从板，至少四个所述A/D采集板之间通过S/M管脚通信连接且通过所述板卡控制电路实现主从控制，以形成至少十六通道的A/D转换，至少四个所述A/D采集板均通过所述I/O管脚与所述PL端通信连接，能够输出至少十六路的数字信号至所述PL端。