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基于XMOS芯片平臺設(shè)計(jì)USB Audio音頻多聲道是非常適合并且是極具優(yōu)勢的。XMOS的內(nèi)核架構(gòu)具有FPGA特性可以實(shí)現(xiàn)I/O引腳靈活，即音頻接口靈活，實(shí)現(xiàn)I2S、DSD、S/PDIF、PDM、MIDI等音頻數(shù)字接口；基于XMOS提供的USB Audio成熟源碼固件方案，在這個(gè)基礎(chǔ)上可以輕松實(shí)現(xiàn)多聲道和多接口。XMOS的內(nèi)核也具有DSP的運(yùn)算能力，音頻方面DSP算法如EQ、Mixer等算法利用XMOS芯片高性能的運(yùn)算能力來實(shí)現(xiàn)。 USB Audio多聲道方案的應(yīng)用場合可以分為如下文幾個(gè)方面：專業(yè)聲卡、游戲耳機(jī)、USB調(diào)音臺、音頻接口擴(kuò)展、多聲道音頻采集。 1. 專業(yè)聲卡網(wǎng)絡(luò)K歌、視頻直播和樂隊(duì)演唱等場合需要性能比較好的聲卡設(shè)備通過USB傳輸?shù)絇C電腦，這錄音應(yīng)用設(shè)備需要多聲道，如4 in & 4 out 帶MIDI in & MIDI out（4進(jìn)4出帶MIDI）、6 in & 6 out 帶MIDI in & MIDI out (6進(jìn)6出帶MIDI)，這樣的設(shè)備使用XMOS的USB Audio單芯片解決方案會更加適合，其架構(gòu)如圖 1。
圖 1專業(yè)聲卡產(chǎn)品框架示意圖
使用XMOS的XU208-128-QF48-C10即可單芯片實(shí)現(xiàn)4 in & 4 out 帶MIDI in & MIDI out I方案，該方案需要4個(gè)I2S和MIDI in &out，使用XMOS XU208芯片的9個(gè)1 bit port便可實(shí)現(xiàn)該方案的音頻接口。如需更多的音頻接口需求，XU216-512-TQ128的芯片資源將會更加充足去實(shí)現(xiàn)更多音頻接口和DSP算法。2. 游戲耳機(jī)高端游戲耳機(jī)和高端播放器需要5.1聲道、7.1聲道的，可以選用XMOS單芯片解決多聲道方案，并且可實(shí)現(xiàn)hifi級別的效果，如PCM 5.1 ch和DSD 5.1 ch和高采樣率、高位深。XMOS芯片多聲道方案屬于物理多聲道，根據(jù)音頻文件和PC驅(qū)動(dòng)的音軌實(shí)現(xiàn)多聲道無損數(shù)字傳輸，其架構(gòu)如圖 2。 圖 2游戲多聲道耳機(jī) 該方案需要USB Audio 2.0 Class 和5個(gè)I2S，即8 ch out ，2 ch in，使用XU208-128-QF48即可單芯片實(shí)現(xiàn)。基于XMOS的USB Audio固件，滿足產(chǎn)品高性能要求。另外可在操作系統(tǒng)的播放器或者驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)杜比、DTS或者游戲場景效果可以使得整個(gè)產(chǎn)品更加具有優(yōu)勢。XMOS程序同樣可以實(shí)現(xiàn)DSP運(yùn)算，在PC的音頻數(shù)據(jù)2ch傳輸?shù)絏MOS芯片，XMOS程序?qū)崿F(xiàn)DSP算法分頻、3D和環(huán)繞等虛擬成5.1ch、7.1ch，并且實(shí)現(xiàn)游戲場景特效，這一種做法也是可取的。 3. 調(diào)音臺XMOS的USB Audio Multichannel方案適合比較多形態(tài)的調(diào)音臺，如USB 3ch調(diào)音臺，6 in & 6 out出調(diào)音臺、8 in & 8 out到32 in到 32 out調(diào)音臺等。這方面調(diào)音臺可以分為兩類：USB調(diào)音臺和數(shù)字調(diào)音臺。PC平臺有很多調(diào)音軟件，利用PC軟件資源，硬件實(shí)現(xiàn)多聲道采集音頻音軌數(shù)據(jù)上傳到PC軟件進(jìn)行DSP算法處理，進(jìn)行EQ、Mixer等之后再回放輸出；另外是可以在XMOS芯片實(shí)現(xiàn)DSP算法，如18聲道輸入，進(jìn)行Mixer后，輸出8聲道，其架構(gòu)如圖 3。
圖 3USB調(diào)音臺架構(gòu)
調(diào)音臺方案硬件架構(gòu)簡潔，XMOS的XU216（16核）主控實(shí)現(xiàn)多路音頻接口輸入輸出，XU216可實(shí)現(xiàn)USB Audio高達(dá)32 in & 32 out。I2S和TDM外設(shè)的數(shù)量取決于XU216的I/O數(shù)量。XU216執(zhí)行速度高達(dá)2000MIPS，可輕松管理I2S和TDM外設(shè)音頻傳輸和實(shí)現(xiàn)SRC(采樣率轉(zhuǎn)換)，還剩余比較多芯片資源實(shí)現(xiàn)EQ、Mixer等更深的DSP算法。4. 音頻接口擴(kuò)展音頻接口擴(kuò)展比較適合一些中心處理器和大型音響系統(tǒng)設(shè)備，該方案需要多種音頻數(shù)字接口作輸入和輸出，如I2S、TDM、S/PDIF、USB、Ethernet、WiFi、MIDI等。這些數(shù)字音頻接口就可以接到更多形態(tài)的音頻物理座子。在音頻接口擴(kuò)展音響系統(tǒng)，同樣可以利用XMOS的I/O靈活性實(shí)現(xiàn)音頻聲道矩陣切換。音頻接口平臺其硬件結(jié)構(gòu)如圖4。 圖 4音頻接口擴(kuò)展框架 音樂連接技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)廠商XMOS在擴(kuò)展音頻接口是非常靈活的，并且有成熟的IP核外設(shè)。XE216芯片支持千兆以太網(wǎng)控制器和集成USB 2.0 PHY，16核2000MIPS的執(zhí)行速度，有足夠的I/O資源實(shí)現(xiàn)多種音頻數(shù)字接口，利用成熟的I2S、TDM、S/PDIF開源源碼可以靈活擴(kuò)展各種音頻數(shù)字接口和處理音頻矩陣切換。 5. 多聲道采集XMOS芯片也非常適合麥克風(fēng)陣列和多聲道錄音的方案。XMOS的麥克風(fēng)陣列方案可以做7/8、16路等麥克風(fēng)陣列的音頻信號采集，進(jìn)而在利用XMOS來處理DSP算法，可以實(shí)現(xiàn)麥克風(fēng)陣列技術(shù)的遠(yuǎn)程拾音，人聲定位等功能效果；多聲道錄音方案也是利用XMOS多路PDM接口實(shí)現(xiàn)多數(shù)量麥克風(fēng)采集音頻，采集的多路音軌合成多聲道音頻文件或者實(shí)現(xiàn)3D等音效，其框架如圖 5。
圖 5麥克風(fēng)陣列架構(gòu)
利用XMOS的XU216即可有足夠的資源實(shí)現(xiàn)多聲道音頻信號采集和進(jìn)行DSP算法。同時(shí)也可利用USB通信，把多路音軌上傳到PC系統(tǒng)進(jìn)行處理音頻。XMOS的I/O的靈活性可以讓該方案可以實(shí)現(xiàn)更多聲道音軌采集。
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