基于微控制器和RTL8019AS芯片实现音频峰值采集系统的设计
广播信号经节目制作播出、信号传送、发射等环节，最终在听众用户端收听，其中各个环节的系统工作状态都会对最终的播出质量产生影响。为全面监测广播信号播出过程中多个环节的信号质量，同时对高周信号和低周信号（音频基带信号）的音频峰值进行监测，就要求音频峰值监测终端对广播信号播出端、发射端以及解调后的音频信号进行监测。一般电台的制作播出端、发射端、监测控制端不在同一地点。以上海为例：制作播出在虹桥路广播大厦；发射端在东方明珠电视塔；监测中心在北京路外滩。最好的监测方法就是各地点分别采集，再通过内部的局域网将采集的数据传送到监测中心集中分析处理。
1 原理框图
c8051f020是美国silicon laboratories公司生产的8051系列完全集成的混合信号isp flash微控制器。
基于c805lf020的音频峰值采集终端输人平衡音频信号，经减法电路、增益调整电路、负波形反相电路、检波电路、射极跟随电路和分压电路，最终利用单片机内部的8位和12位a／d转换器，可以一次采集16路音频峰值数据。c8051f020单片机将峰值数据和gps（全球定位系统）时间打包为应用层数据，再通过udp层、ip层和以太网层协议，最终打包为以太网包，通过以太网接口芯片rtl8019as将数据发送到局域网上。原理框图如图1所示。
2 峰值采集电路分析
音频峰值采集电路的输入部分为减法电路，如图2所示。输入信号可以为平衡音频信号：
三级运放电路为负波形反相电路，当信号正相时，dl导通，电路表现为电压跟随器电路：v3=v2+其中，v2+是v2信号的正相电压部分。
当信号负相时，d2导通，电路表现为反相比例放大器电路特性，假设r9=r10=10 kω则：
其中，v2是v2信号的负相电压部分。
所以经过第三级运放以后：v3=v2+一v2一
二极管d3采用检波二极管，与电容c5组成检波电路；电阻r12、r13和r14为电压调零网络；r15和r16组成的分压电路将信号范围调整进了c8051f020的a／d转换的电压范围。模数转换子程序如下：
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；／／选择adc0／adcl的输人端口
amxlsl=i：
adobusy=1：
adclcn=a13（21cn 1 0x10：
while（（adclcn＆0x20）==o）；／／等待adcl数据转换结束
adclcn=adclcn＆0xdf：
adcl=adcl；
while（adolnt==o）;／／等待adc0数据转换结束
adoint=0；
adc0=adcoh；
}
}
3 网络传送技术要点
网络传送部分主要负责将采样后的音频峰值信息以及采集时间，通过以太网将数据发送到目标pc机进行数据处理。应用层协议如表1所列。
应用层协议调用udp．c将应用层数据打包成udp包，并绑定目标地址发送。使用udp传送方式主要基于以下考虑：
①tcp要求目标端连接，方式复杂，会消耗单片机大量时间资源。以往的经验表明会出现连接不可靠或断开的情况。
②有大量的、实时的、长时间的音频峰值数据发送，udp方式更适合这种应用。
一般指定的目标地址为ip地址，要得到目标机器的以太网地址，需要arp协议（地址解析协议）的支持。以下是接收到arp包后的处理程序：
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，如果有则更新入口和重
//启时间
if（arp一》dest_ipaddr！=my_ipaddr）return；／／目标地址
／／不指向自己，返回
／／找空白的ip地址储存条目。没有找到空白的lp地址
／／储存条目，找到最旧的条目并替换。找不到最旧的条
／／目，不替换
if（arp一》message_type==arp_response）{／／收到
／／arp回应包
／／如果本机处于等待arp回应状态，回应的ip是要等待
／／的ip地址
if（（waiting_for_arp）＆&（wait．ipaddr==arp一》
source_ipaddr））{
waiting_for_arp=false；／／清除等待标志
ip_send（waic buf．wait．ipaddr，wait．pmto_id，wait．len）；
}
}
else if（arp一》message_type==arp_request）{
arp_send（arp一》source_hwaddr，arp一》source_ipad—
dr，arp_response）；
}／／如果收到arp请求包，发送arp请求回应
）
arp协议会定时访问arp存储缓冲，如果缓冲中的条目生命时间到达，arp协议会将该条目删除。为了保证数据发送目标地址的硬件地址不被移去，程序中硬性规定arp缓冲中目的地址的arp条目不会因为时间而移去。
void age arp_cache（void）{
uchari；
for（i=0；i
／／目的地址的arp条目不会因为时间而移去
if（arp_cache．ipaddr！=udp_dest_ipaddr_rw）{
if（（arp_cache．ipaddr！=0）＆＆（arp_cache．
timer））{
arp cache．timer一一;
／／生命时间到达．条目的ip地址项清零
if（arp_cache．timer==o）arp_
cache．ipaddr=01
}
}
}
}
网络传送的硬件部分由c8051f020和rtl8019as组成，构成10m以太网接口。以太网和ip地址可通过串口配置保存在flash中，c8051f010上电后将以太网地址传送给rtl8019as。rtl8019as初始化后完成以太网层数据包的接收和发送。
4 结 语
基于c8051f020单片机的音频峰值采集终端具有高稳定性和网络传输的特点，满足了广播监测网络中长时间、不间断和远距离的要求，目前已成功应用到广播监测网络中。
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1 原理框图
c8051f020是美国silicon laboratories公司生产的8051系列完全集成的混合信号isp flash微控制器。
基于c805lf020的音频峰值采集终端输人平衡音频信号，经减法电路、增益调整电路、负波形反相电路、检波电路、射极跟随电路和分压电路，最终利用单片机内部的8位和12位a／d转换器，可以一次采集16路音频峰值数据。c8051f020单片机将峰值数据和gps（全球定位系统）时间打包为应用层数据，再通过udp层、ip层和以太网层协议，最终打包为以太网包，通过以太网接口芯片rtl8019as将数据发送到局域网上。原理框图如图1所示。
2 峰值采集电路分析
音频峰值采集电路的输入部分为减法电路，如图2所示。输入信号可以为平衡音频信号：
三级运放电路为负波形反相电路，当信号正相时，dl导通，电路表现为电压跟随器电路：v3=v2+其中，v2+是v2信号的正相电压部分。
当信号负相时，d2导通，电路表现为反相比例放大器电路特性，假设r9=r10=10 kω则：
其中，v2是v2信号的负相电压部分。
所以经过第三级运放以后：v3=v2+一v2一
二极管d3采用检波二极管，与电容c5组成检波电路；电阻r12、r13和r14为电压调零网络；r15和r16组成的分压电路将信号范围调整进了c8051f020的a／d转换的电压范围。模数转换子程序如下：
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；／／选择adc0／adcl的输人端口
amxlsl=i：
adobusy=1：
adclcn=a13（21cn 1 0x10：
while（（adclcn＆0x20）==o）；／／等待adcl数据转换结束
adclcn=adclcn＆0xdf：
adcl=adcl；
while（adolnt==o）;／／等待adc0数据转换结束
adoint=0；
adc0=adcoh；
}
}
3 网络传送技术要点
网络传送部分主要负责将采样后的音频峰值信息以及采集时间，通过以太网将数据发送到目标pc机进行数据处理。应用层协议如表1所列。
应用层协议调用udp．c将应用层数据打包成udp包，并绑定目标地址发送。使用udp传送方式主要基于以下考虑：
①tcp要求目标端连接，方式复杂，会消耗单片机大量时间资源。以往的经验表明会出现连接不可靠或断开的情况。
②有大量的、实时的、长时间的音频峰值数据发送，udp方式更适合这种应用。
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：
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／／目，不替换
if（arp一》message_type==arp_response）{／／收到
／／arp回应包
／／如果本机处于等待arp回应状态，回应的ip是要等待
／／的ip地址
if（（waiting_for_arp）＆&（wait．ipaddr==arp一》
source_ipaddr））{
waiting_for_arp=false；／／清除等待标志
ip_send（waic buf．wait．ipaddr，wait．pmto_id，wait．len）；
}
}
else if（arp一》message_type==arp_request）{
arp_send（arp一》source_hwaddr，arp一》source_ipad—
dr，arp_response）；
}／／如果收到arp请求包，发送arp请求回应
）
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void age arp_cache（void）{
uchari；
for（i=0；i
／／目的地址的arp条目不会因为时间而移去
if（arp_cache．ipaddr！=udp_dest_ipaddr_rw）{
if（（arp_cache．ipaddr！=0）＆＆（arp_cache．
timer））{
arp cache．timer一一;
／／生命时间到达．条目的ip地址项清零
if（arp_cache．timer==o）arp_
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}
}
}
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4 结 语
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