基于USB總線的多路電話錄音系統(tǒng)

摘要 介紹一種基于通用串行總線（USB）的多路電話錄音系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)采用內(nèi)部集成USB控制器的高性能的C8051F320微控制器作為控制芯片，硬件實(shí)現(xiàn)簡單；軟件采用Silicon Laboratories公司提供的 USBXpress軟件包進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，方便快捷，錄音效果很好。

關(guān)鍵詞 通用串行總線（USB） C8051F320 多路電話錄音 USBXpress

1 概述

　　現(xiàn)在市場上的錄音系統(tǒng)大致可分為電話錄音卡和電話錄音盒兩種。電話錄音卡是以板卡的形式插入電腦主板插槽與主機(jī)連接的，安裝極為不便。大部分的錄音卡為PCI插槽形式，不僅價(jià)格昂貴，而且受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量、地址及中斷資源的限制，可擴(kuò)展性較差。尤其是在電磁干擾較強(qiáng)的環(huán)境中，無法專門對(duì)其作電磁屏蔽,容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，使聲音失真。電話錄音盒一般為外置式設(shè)備，通過接口線直接接入計(jì)算機(jī)外置接口，使用非常方便；但是，計(jì)算機(jī)提供的接口畢竟有限，傳統(tǒng)的串并口都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，即一個(gè)接口只能支持一個(gè)設(shè)備，而且串并口一般不能滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。在這種情況下，采用USB作為錄音系統(tǒng)的接口，是一個(gè)相當(dāng)好的選擇。設(shè)計(jì)一種基于USB接口技術(shù)的電話錄音系統(tǒng)，不僅充分利用USB規(guī)范的各種優(yōu)越條件，很好地解決了上述問題，而且具有支持即插即用、使用方便的功能，市場前景廣闊。

　　本文闡述一種基于USB總線的多路電話錄音系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，錄音系統(tǒng)采用高性能的混合信號(hào)微控制器芯片C8051F320作為控制器內(nèi)核。該微控制器內(nèi)部集成有USB控制器來控制USB的傳輸，簡化了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；軟件方面利用Cygnal/Silicon Laboratories公司提供的USBXpress軟件開發(fā)包進(jìn)行PC端應(yīng)用程序和微控制器端固件程序的編程。該方法充分利用已有資源，開發(fā)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。 錄音系統(tǒng)采用外置錄音盒的形式，連接在電腦的USB接口上，并連上要管理的電話線，即插即用,無須外接電源，可熱插拔，使用方便。錄音系統(tǒng)以軟硬件相結(jié)合的方式對(duì)電話進(jìn)行錄音，并將錄音文件錄制于電腦硬盤，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電話錄音時(shí)間短、不便管理、聲卡采集器錄音不穩(wěn)定的缺陷。

2 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

2．1 USB總線及C8051F320微控制器簡介

　　通用串行總線(USB)是近年來發(fā)展起來的一種新的總線接口技術(shù)，以其低成本、高速度、易擴(kuò)展、支持熱插拔和即插即用等一系列優(yōu)點(diǎn)，獲得了迅猛發(fā)展。USB接口已經(jīng)和串口/并口一樣，成為PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。USB2.0接口的最高傳輸速度可達(dá)480 Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的串/并接口，可以滿足絕大部分情況下大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?。USB接口采用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)USB接口可以最多連接127個(gè)設(shè)備，由于單獨(dú)使用自己保留的中斷，因此基于USB的通信克服了通常串并口通信中遇到的IQR沖突問題。另外,USB接口支持熱插拔的特性，極大地方便了系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試和實(shí)際應(yīng)用；USB設(shè)備不需要單獨(dú)的電源，只需用計(jì)算機(jī)或集線器提供電源。

　　C8051F320是Cygnal公司推出的一款具有全速USB功能的混合信號(hào)Flash微控制器。芯片內(nèi)部集成有2 304字節(jié)的RAM和16 KB的Flash存儲(chǔ)器；具有較快的處理速度和較大的存儲(chǔ)容量，而且具有在系統(tǒng)可編程的功能。實(shí)際上，C8051F320是一個(gè)完整的小型片上系統(tǒng)（SoC）。C8051F320具有以下特點(diǎn)：

　　全速的USB2.0功能控制器；
　　可支持8個(gè)USB端點(diǎn)；
　　帶有1 KB的USB緩沖存儲(chǔ)器；
　　內(nèi)部集成了USB接口的數(shù)據(jù)收發(fā)器，設(shè)計(jì)中無需外部上拉電阻；
　　具有高速增強(qiáng)性8051 MCU內(nèi)核，該MCU內(nèi)核采用流水線式指令結(jié)構(gòu)，處理速度可達(dá)25 MIPS（時(shí)鐘頻率為25 MHz時(shí)）。

　　基于上述特點(diǎn)，錄音系統(tǒng)采用了C8051F320微控制器芯片。

2.2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

　　錄音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)四路電話同時(shí)錄音。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框架

　　錄音盒內(nèi)部為以C8051F320微控制器芯片為核心的單片機(jī)系統(tǒng)；通過USB電纜與主機(jī)連接；微控制器芯片的P0～P3四個(gè)端口用于輸入電話線路產(chǎn)生的直流信號(hào)，以獲取電話線路的狀態(tài)；P4～P7四個(gè)端口用于輸入電話線路產(chǎn)生的交流信號(hào)，即語音信號(hào)，然后通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，作為USB傳輸?shù)匿浺魯?shù)據(jù)。