通信地址：安徽省合肥市黄山路451号三系汪阳收邮编：230031项目名称：GPS同步广播激励系统项目编号：03412审批单位：安徽省科技厅数字调频调制器AES/EBU音频接口设计探析汪 阳 胡 军（中国科学院安徽光学精密机械研究所，合肥 230031）（解放军炮兵学院三系，合肥 230031）Explored the design of the mouthpiece for AES/EBU with digital frequency modulator system.Wang Yang，Hu Jun(Anhui Institute of Optic And Fine Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Hefei230031)（The third Department of Artillery Academy of PLA，Hefei 230031）摘要：本文详细分析了AES/EBU音频信号的编码、格式结构，结合调频同步广播激励器的设计，提出基于DSP的AES/EBU音频信号解码方案，并给出了实现方案的解码电路和程序流程。
关键词：AES/EBU 编码 解码 DSP 数字调频调制器文献标识码：A 中图分类号：TN935.2Abstract：This article analyzed the Audio Coding for AES/EBU, proposed the audio decoding plan based on the DSP system, and wrote out the realization plan about the decoding electric circuit and the procedure routine.Keywords：AES/EBU；code；decodes；DSP；digital frequency modulator；一、AES/EBU音频信号的编码1、AES简介目前用于专业和广播设备间传输的数字信号通常为AES/EBU格式。
AES/EBU专业音频接口协议是音频工程协会和欧洲广播联盟共同制定的标准，它是传输和接收数字音频信号的数字设备接口协议，是专业数字音频系统首要互连方案。
2、AES音频信号的编码AES/EBU数字音频接口标准使用一个称为双相标识（Biphase mark）的调频（FM）通道编码以调制串行数据，使之无直流（DC-Free）和自同步（Self-clocking）。
其波形图如图1所示。
图1 双相标识码其编码规则是无论码元为“1”或“0”，在每个数据比特周期的开始都有一个电平转换，而且每个码元“1”的中间有一个跳变，为归零码，对于码元“0”，在整个比特周期之内保持电平不变。
双相标志码编码的数据流中不会出现两个连续的“1”或“0”。
AES/EBU音频A/D转换的取样频率分别是32kHz、44. 1kHz、48kHz。
每次量化采用18比特、20比特或24比特，目前采用较多的是20比特量化，24比特量化可以用于影片记录、CD原版制作。
3、AES音频信号的格式结构AES/EBU数字音频信号的结构如图2。
一个音频样值是一个经周期取样、量化和以2的补码方式数字化表示的信号。
每个取样字被格式化成为一帧(frame)，1帧的数据在个音频采样周期内被传送出去。
一帧包括两子帧，各包含两声道的取样。
子帧结构4 bit前同步字,4 bit辅助数据,20bit音频数据样本加lbit音频样本有效位,1 bit用户数据位,1 bit通道状态位和1 bit图2 AES/EBU音频信号结构图（1）前同步字占用4bits，用于音频子帧、帧、块的同步和识别，为了区别于帧内其它数据，不采用双相标志编码。
可用X、Y、Z表示它的3种编码组合。
其中：● Z：块的开始标志，也是块中第一帧（帧序号为0）通道A的标志。
● X：块中除第一帧外其它各帧中通道A的标志。
● Y：块的各帧中通道B的标志。
（2）附属数据（AUX）占用4bits。
作用如下：20bits量化时，用作附属数据通道（如用于工作联络）；24bits 量化时，用作24bits中的低4bits。
（3）音频样值占用20bits，表示一个声道的音频取样值，具体内容如下：20bits量化时，作为20bits A/D 取样值的补码；24bits量化时，作为24bits A/D取样值高20bits的补码。
（4）音频样值有效标志（V）0：表示该子帧音频数据为可解码的模拟音频。
1：表示音频样值有错误发生，该子帧不适合解码。
（5）用户数据（U）在一个块内有效，每个子帧包含用户数据的1bit，共192bits，24Byte。
可将它们用来传送该通道音频信号的附加信息（如用作版权信息）。
（6）通道状态（C）用以指示该通道的工作状态。
在一个块内有效，每个子帧包含用户数据的1bit，共192bits，24Byte。
（7）奇偶校验（P）奇偶校验位是将子帧中除前同步符以外的其余所有bits组成一个偶校验（偶数个1），用以该子帧中的误码检错。
二、基于DSP的调频立体声激励器AES音频接口解调方案调频立体声激励器实现从音频输入立体声编码、数据处理直至射频数字调制（DDS方式）输出87~108MHz调频（FM）信号的全数字过程。
系统不但具有因建在软件平台（数字处理）之上而带来的灵活性和兼容性，同时更具有因使用DSP技术而带来的高性能指标。
系统将输入的AES／EBU数据流解调，然后经采样频率转换器，经预加重、数字滤波、延时等处理后生成数字立体声音频信号。
在AES/EBU口输入的信号如果受到干扰，可以通过模拟输入口输入模拟音频信号（可以是复合、单声道、SCA信号），经预加重、数字滤波、延时等处理后生成数字立体声音频信号。
图3 AES解调方案如图中描述，AES解调的主要由以下几个步骤组成。
1、时钟提取。
从AES数据流中提取出原始编码时钟。
2、同步。
根据同步时钟，完成块、帧、子帧同步。
3、双相标志码解码。
将双相标志码编码的AES数据流解调成原始AES数据流，并放在块缓冲区中。
4、块域信息提取。
包括通道状态、用户数据2个部分。
它们分布在1个块内的各个子帧中，在块域内有效。
5、帧域信息提取。
帧由2个子帧组成，二者采用相同的格式，分别代表左、右两声道，所以提取时过程相同。
对于每一个子帧，首先判断音频样值有效标志，它表示该子帧是否适合解码，然后根据奇偶校验位进行子帧中除前同步字以外的奇偶校验，如果校验失败，说明传输过程中该子帧有错误发生。
校验通过后即可进行声道音频样值的提取。
有以下两种情况：a)量化是20bits，则音频样值就是子帧内的20bits音频样值数据；b)量化是24bits，则音频样值是由子帧内的20bits作为其高20bits，附属数据的4bits作为其低4bits组成的24bits数据。
2、解调模块硬件设计AES解调模块完成AES输入信号的解调，DSP的McBSP（多通道缓冲串口）用于实现与AES数字音频输入端的连接。
全部解调过程由DSP独立执行，输出结果是左、右声道模拟取样值，以及各种附加信息。
取样值供立体声编码模块进行立体声编码时使用，附加信息除用于解调过程的相关控制之外，还供立体声编码模块读取，从而了解声道音频的参数等信息，另外，这些信息还可用于界面显示，供用户参考。
3、解调模块程序设计根据AES解调总体实现方案，基于DSP的AES解调程序流程图如下：失败详细程序略，下面给出主要函数：（1）初始化函数：int Initializtion(void)函数功能说明：初始化DSP芯片，包括中断、定时、串口等内部资源；初始化外围电路，包括与DSP相连的功能芯片参数设置，I/O端口设置；初始化全局变量。
（2）时钟提取函数：long GetClock(void)函数功能说明：根据输入的经过双相标志码编码的AES信道数据流跳变间隔，提取出原始AES音频数据流编码时钟。
返回值表示用DSP机器周期个数表示双相标志码编码时钟周期。
（3）同步过程函数：int synchronize(long clock)函数功能说明：根据双相标志码编码时钟，在AES音频块范围内实现块、帧、子帧同步。
（4）双相标志码解码函数：int Decode(long clock, Char *buffer)函数功能说明：在时钟的控制下，对输入的AES信道码流进行双相标志码解码，并将AED 音频块大小的数据放于缓冲区内。
（5）通道状态提取函数：int ChannelState(Char* buffer, Char cState[12])（6）用户数据提取函数：int UserData(Char* buffer, Char uData[12])（7）子帧分析与音频样值提取函数：int ParseData(Char* buffer, Long aesDate[192][2])四、总结本文详细分析了AES/EBU音频信号的编码、格式结构，结合调频同步广播激励器的设计，提出基于DSP的AES/EBU音频信号解码方案，并给出了实现方案的解码硬件结构设计和关键程序函数，整机测试的效果达到了预期的技术指标，证明了方案设计的合理性。
本文作者创新点：1、创造性地提出基于DSP数字信号处理方式的数字音频AES/EBU的编码方案；2、并将此方法运用于专业数字调频广播系统中，效果良好。
参考文献：[1] 汪波.AES/EBU数字音频的参数及测量技术. 标准与检测 ，2005.04[2] 王启祥.浅谈数字声频接口及其标准. 电声技术,1995.05[3] 徐速.基于DSP的实时语音压缩.微计算机信息.2007年第1-2期，P215-216[4] Revised AES Standard for Digital audio-Digital input-output interfacing-Serial Transmission Format for Two-channel Iinearly Represented Digital Audio Data.Copy-right@ The Audio Engineering Society lnc，2003.作者简介：汪 阳：男、1972年出生，中国科学院安徽光机所在读博士，主要研究光电通信技术。
胡 军：男、1969年出生，博士，主要研究无人机技术及其应用。
Biography：The first author ：Wangyang（1972-），male（Han nationality），Comes form Huangshan City, Anhui Province，Doctor，Research Field：Communication engineering。