音频硬件概要设计.docx

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音频硬件概要设计

音频通道选择模块

硬件概要设计说明书

文件编号：

XXXX-XX

版本号：

VX.X

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日期：

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日期：

湖北众友科技实业股份有限公司

湖北众友科技实业股份有限公司

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NO

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1

2

3

4

5

6

7

1引言

1.1编写目的

[说明编写这份文档的目的，指出预期的读者。

]

1.2背景

[列出本项目的任务提出者、开发者、用户。

]

1.3缩略语

[列出本文件中用到的专门术语的定义和外文首字母组词的原词组。

]

1.4参考资料

[列出有关的参考资料。

]

2原理说明

2.1硬件功能

接收上位计算机通过串口下发的命令，根据上位计算机的命令对NIPCI6221DAQ卡模拟量I/O和声卡输出通道进行控制，以把某个通道连接到对应的音频输入或输出设备上。

2.2性能说明

描述本板需要达到的性能

功耗：

<多少

指令延迟时间：

可靠性指标

2.3原理框图及描述

2.3.1模块与上位计算机的接口

1）、模块具有一个串行通信口，利用它与上位机进行串行通信

2）、模块提供一个HNMI37pin插座，连接DAQ卡用。

3）、模块设置一个“三极3.5mm立体声插座”，用于连接计算机声卡的输出SO_L、SO_R信号。

①、SO_L、SO_R信号经功率放大后，连接到两个“BNC插头”上，以驱动板子的外部喇叭。

②、SO_L、SO_R信号直接连接到两个“四极3.5mm立体声插座”的麦克风接线端。

2.3.2模块与检测站点的接口

1）、模块设置八个“四极3.5mm立体声插座”，按照连接方式分为两组，一组四个。

第一组四个插座的麦克风接线端连接信号源的输出信号；第二组四个插座的麦克风接线端连接上位机通过DAQ卡和声卡输出的模拟量信号。

2）、模块设置八个XLR接座，连接检测站点内部用于采集音频信号的仿真耳。

3）、模块设置五个BNC插座，连接检测站点和通话测试对象内部用于发声的喇叭。

2.3.3模块与电源的接口

模块需外部+5V和-5V稳定电源供电。

2.3.4模块内控制器

模块设置一个单片机，单片机接受上位机通过串口下发的命令，根据命令修改单片机P0~P2口24个通道的状态，产生控制信号的输出。

2.3.5模块内信号源

模块设置一个1KHz，200mV信号源，信号源输出信号连接外部设备分为两种模式：

模式一为信号源信号直接输出到外部的四个手机耳机的麦克上；模式二为经过功率放大后连接到外部的一个喇叭上。

两种模式的切换通过一个选择开关实现。

2.3.6模块内放大驱动电路

放大驱动电路提供两个功能，一是隔离单片机的输出信号和驱动执行器件的信号，二是对驱动信号进行放大以实现对执行器件的驱动作用。

2.3.7模块内执行器件

模块内的执行器件为24个继电器及附带的状态指示器件。

通过继电器的吸合或断开，以实现有限的AI和AO通道的复用。

3硬件概要设计

3.1继电器驱动电路设计

3.1.1.1原理图及功能简述

电气数据

接口

特性

尺寸

3.1.1.2信号说明

符号

参数

最小值

典型值

最大值

单位

3.2音频功放电路设计

3.2.1.1原理图及功能简述

3.2.1.2信号说明

3.3信号源电路设计

3.3.1.1原理图及功能简述

3.3.1.2信号说明

3.4电源电路设计

3.4.1.1原理图及功能简述

3.4.1.2信号说明

3.5单片机电路设计

3.5.1.1原理图及功能简述

3.5.1.2信号说明

3.6外部接口设计

3.6.1.1串行通讯接口设计

上位机串口通讯指令格式：

握手信号

Test1

Test2

Test3

Test4

校验位　

A

A

2

2

命令字1

命令字2

命令字3

命令字4

1000001

1000001

0110010

0110010

低六位

低六位

低六位

低六位

低六位有效

Test1为一号检测站点的控制字，Test2为二号检测站点的控制字，Test3为三号检测站点的控制字，Test4为四号检测站点的控制字，检验位为前面六个8位控制字带进位相加值的低六位。

字标识

Test1

位标识

TB1.7

TB1.6

TB1.5

TB1.4

TB1.3

TB1.2

TB1.1

TB1.0

可能值

X

X

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

字标识

Test2

位标识

TB2.7

TB2.6

TB2.5

TB2.4

TB2.3

TB2.2

TB2.1

TB2.0

可能值

X

X

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

字标识

Test3

位标识

TB3.7

TB3.6

TB3.5

TB3.4

TB3.3

TB3.2

TB3.1

TB3.0

可能值

X

X

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

字标识

Test3

位标识

TB4.7

TB4.6

TB4.5

TB4.4

TB4.3

TB4.2

TB4.1

TB4.0

可能值

X

X

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

字标识

校验位

位标识

CRC7

CRC6

CRC5

CRC4

CRC3

CRC2

CRC1

CRC0

可能值

X

X

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

0/1

注：

表中X说明此位的取值任意。

对应关系

P口标志

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

命令位标志

TB1.0

TB1.1

TB1.2

TB1.3

TB1.4

TB1.5

TB2.0

TB2.1

P口标志

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

命令位标志

TB2.2

TB2.3

TB2.4

TB2.5

TB3.0

TB3.1

TB3.2

TB3.3

P口标志

P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

命令位标志

TB3.4

TB3.5

TB4.0

TB4.1

TB4.2

TB4.3

TB4.4

TB4.5

3.6.1.2信号说明

硬件板与外部的接口描述（）。

3.7可测试性设计

为便于硬件测试，在模块的电源接口电路和执行器电路中加入指示工作状态的发光二极管。

发光二极管的反光体置于模块外壳上并对每个二极管进行标示，通过观察二极管状态即可知道模块内部执行器的工作状态。

3.8可制造性设计

a．产品信息、数据（如电路原理图、PCB图、组装图、CAD结构文件等内容）

b．选择生产制造的大致加工流程：

AI、SMT、波峰焊、手焊等。

c．PCB尺寸及布局。

d．元器件的选择和焊盘、通孔设计。

e．生产适用工艺边、定位孔及基准点的设计。

f．执行机械组装的各项要求。

4物理资源分配表

序号

标识

地址

描述

1

P0.0

位地址80H

控制1号检测站点的两路上仿真耳通道通断

2

P0.1

位地址81H

控制1号检测站点的两路下仿真耳通道通断

3

P0.2

位地址82H

控制1号检测站点的两路耳机扬声器通道通断

4

P0.3

位地址83H

控制1号检测站点的一路耳机麦克风通道通断

5

P0.4

位地址84H

控制1号检测站点的一路扬声器通道通断

6

P0.5

位地址85H

控制1号检测站点通话对象手机的一路耳机扬声器通道通断

7

P0.6

位地址86H

控制2号检测站点的两路上仿真耳通道通断

8

P0.7

位地址87H

控制2号检测站点的两路下仿真耳通道通断

9

P1.0

位地址90H

控制2号检测站点的两路耳机扬声器通道通断

10

P1.1

位地址91H

控制2号检测站点的一路耳机麦克风通道通断

11

P1.2

位地址92H

控制2号检测站点的一路扬声器通道通断

12

P1.3

位地址93H

控制2号检测站点通话对象手机的一路耳机扬声器通道通断

13

P1.4

位地址94H

控制3号检测站点的两路上仿真耳通道通断

14

P1.5

位地址95H

控制3号检测站点的两路下仿真耳通道通断

15

P1.6

位地址96H

控制3号检测站点的两路耳机扬声器通道通断

16

P1.7

位地址97H

控制3号检测站点的一路耳机麦克风通道通断

17

P2.0

位地址A0H

控制3号检测站点的一路扬声器通道通断

18

P2.1

位地址A1H

控制3号检测站点通话对象手机的一路耳机扬声器通道通断

19

P2.2

位地址A2H

控制4号检测站点的两路上仿真耳通道通断

20

P2.3

位地址A3H

控制4号检测站点的两路下仿真耳通道通断

21

P2.4

位地址A4H

控制4号检测站点的两路耳机扬声器通道通断

22

P2.5

位地址A5H

控制4号检测站点的一路耳机麦克风通道通断

23

P2.6

位地址A6H

控制4号检测站点的一路扬声器通道通断

24

P2.7

位地址A7H

控制4号检测站点通话对象手机的一路耳机扬声器通道通断

25

P3.0

位地址B0H

串行信号接收端

26

P3.1

位地址B1H

串行信号发送端

5出线列表

描述单板上引出线的规格，如硬件只有一块单板时，则出线即为外部接口的线路。

引脚

方向

描述

1

2

等

6器件列表

描述单板所包含的器件及可替换方案。

器件名称

功能

生产厂家

封装

数量

供应商

备选器件

7作用说明

【说明本板的工作流程，各芯片的操作方法，有关注意事项，与其它板卡的关系等】

8成本估算

序号

项目

首选器件

备选器件

数量

单价

总价

1

制板费

2

芯片

3

电阻

4

电容

5

电感

6

接插件

等

9附录

无