C8051F020的音頻峰值采集和網絡傳送

1  原理框圖

C8051F020是美國Silicon Laboratories公司生產的8051系列完全集成的混合信號ISP Flash微控制器。

基于C805lF020的音頻峰值采集終端輸人平衡音頻信號，經減法電路、增益調整電路、負波形反相電路、檢波電路、射極跟隨電路和分壓電路，最終利用單片機內部的8位和12位A／D轉換器，可以一次采集16路音頻峰值數據。C8051F020單片機將峰值數據和GPS(全球定位系統)時間打包為應用層數據，再通過UDP層、IP層和以太網層協議，最終打包為以太網包，通過以太網接口芯片RTL8019AS將數據發送到局域網上。原理框圖如圖1所示。

2  峰值采集電路分析

音頻峰值采集電路的輸入部分為減法電路，如圖2所示。輸入信號可以為平衡音頻信號：

將R2、R3、R4、R5取為相等阻值，則可以得到：

　　V1=V+—V-

二級運放電路為反相比例放大器，可以調整信號的增益：

三級運放電路為負波形反相電路，當信號正相時，Dl導通，電路表現為電壓跟隨器電路：V3=V2+其中，V2+是V2信號的正相電壓部分。

當信號負相時，D2導通，電路表現為反相比例放大器電路特性，假設R9=R10=10 kΩ則：

其中，V2是V2信號的負相電壓部分。

所以經過第三級運放以后：V3=V2+一V2一

二極管D3采用檢波二極管，與電容C5組成檢波電路；電阻R12、R13和R14為電壓調零網絡；R15和R16組成的分壓電路將信號范圍調整進了C8051F020的A／D轉換的電壓范圍。模數轉換子程序如下：

void ADC0_and_ADCl(unsigned char xdata*adc0，unsigned

char xdata*adcl){

unsigned char i；

ADOINT=0：

ADClCN=ADClCN & 0xDF：

for(i=0；i<8；i++){

AMXOSL=i；／／選擇ADC0／ADCl的輸人端口

AMXlSL=i：

ADOBUSY=1：

ADClCN=A13(21CN 1 0x10：

while((ADClCN＆0x20)==O)；／／等待ADCl數據轉換結束

ADClCN=ADClCN＆0xDF：

adcl[i]=ADCl；

while(ADOlNT==O);    ／／等待ADC0數據轉換結束

ADOINT=0；

adc0[i]=ADCOH；
         }

　　}

3  網絡傳送技術要點

網絡傳送部分主要負責將采樣后的音頻峰值信息以及采集時間，通過以太網將數據發送到目標PC機進行數據處理。應用層協議如表1所列。

應用層協議調用UDP．C將應用層數據打包成UDP包，并綁定目標地址發送。使用UDP傳送方式主要基于以下考慮：

①TCP要求目標端連接，方式復雜，會消耗單片機大量時間資源。以往的經驗表明會出現連接不可靠或斷開的情況。

②有大量的、實時的、長時間的音頻峰值數據發送，UDP方式更適合這種應用。

一般指定的目標地址為IP地址，要得到目標機器的以太網地址，需要ARP協議(地址解析協議)的支持。以下是接收到ARP包后的處理程序：

void arp_rcve(UCHAR xdata*inbuf){

／／是否收到有效的ARP包

／／查看是否有已收到的IP地址，如果有則更新入口和重

//啟時間

if(arp一>dest_ipaddr!=my_ipaddr)return；／／目標地址

／／不指向自己，返回

／／找空白的IP地址儲存條目。沒有找到空白的lP地址

／／儲存條目，找到最舊的條目并替換。找不到最舊的條目，不替換