来源：电子技术应用 作者：合肥工业大学 闵信余 陆阳

    摘要：介绍了一种基于usb主机结构的数字录音系统，提出了一种将大容量数据存储技术应用于数字录音系统的新方法，重点介绍了语音pcm编码电路和usb-host接口电路的硬件设计、由底向上的usb主机软件设计框架以及实时语音文件的存储。

    关键词：嵌入式系统脉冲编码调制通用串行总线mass storage类fat文件系统

    随着数字技术的发展，录音技术也进入了数字化阶段。目前数字录音系统应用已非常广泛，如电力、铁路、石油等行业的指挥调度，机场、港口、公安、军事等要害部门的录音和监听，金融行业授权指令的实时录音，无线寻呼台、电信局、服务行业的服务等。数字录音系统为及时了解和发现事故原因以及提供准确可靠的原始录音记录发挥了巨大作用。

    目前，很多数字录音系统是基于pc实现的。语音数据采集后通过串口实时传送到pc进行数字语音的存储，再由pc对数字语音数据进行后期处理。但是在很多应用场合(如移动装置、野外作业、窃听等)，由于受布线、成本、安装空间及环境等影响，基于pc的数字录音方案受到限制。这些应用场合下，如何实现语音数据的存储就成为关键。方案一是采用无线传输。实时将采集到的语音数据传送。但是由于受无线数据传输的距离、速度以及实现成本的限制，这种方案的可行性不高；方案二是采用可移动的存储体。目前应用较广的有cf、sd等存储卡和基于usb接口的移动存储设备。从单位字节存储成本考虑，存储卡的成本明显高于基于usb接口的移动存储设备。另外，pc与存储卡进行数据交换时必须购买相应的读卡器，这意味着要增加额外的成本且使用不灵活。随着usb技术的发展与不断成熟，目前几乎所有pc主板都带有多个usb接口，且操作系统对usb设备的支持也非常完备。这样数字语音数据可与任意pc进行数据交换，从而使应用变得非常方便和灵活。因此，研究嵌入式环境下基于usb主机结构的数字录音技术就具有实际意义和应用前景。

    1 数字录音系统的设计和工作原理

    整个录音系统主要由两大部分组成。一是语音数据的pcm编码电路，实现语音的ad转换；二是usb主机的接口电路。单片机p89c51rd2hba实现usb-host主机协议和语音数据的采集功能，系统原理如图l所示。

    2 语音编解码电路设计

    2.1 mcl4lc5480芯片简介

    语音的pcm编码是将模拟语音信号转变为数字语音信号。它是语音数字化的第一步，也是语音压缩的基础。mcl4lc5480是motorola公司生产的μ/a律pcm芯片，具有以下特点：低功耗；低噪声的全差分模拟电路设计；片内集成有发送带通滤波器和接收低通滤波器；具有rc预滤波器后滤波器；μ/a律可选择。mcl4lc5480的原理如图2所示。

    图2中，ro+、ro-和ti+、ti-分别是pcm模拟语音信号的差分输出和输入；pi、po+、po-用来放大模拟信号以驱动模拟语音设备；同步控制部分主要用于控制帧同步和位同步，控制引脚主要用于μ/a律的选择和低功耗模式的选择。

    2.2 语音编解码应用电路设计

    基于mcl4lc5480的语音编解码应用电路如图3所示。其中输入的8khz时钟源用于帧同步，2.048mhz的时钟源用于位同步。pcm输出即为编码后的串行输出数据，再经过sn74hc595转换为并行数据与单片机的8位数据总线连接；pcm输入则为串行输入的数字语音数据。在图3中，8khz、2.048mhz时钟源可用motorola公司的mc74hc4060产生。具体实现如图4所示。

    3 usb主机接口电路设计

    3.1 usb-host接口芯片sl811hs简介

    sl811hs是cypress公司推出的一种遵从usb1.1协议的嵌入式usb host／slave芯片。该芯片既能与usb低速设备通信，也能与usb高速设备通信。由于提供了8位宽的数据总线及中断支持，使得该芯片能方便地与微处理器、微控制器以及dsp连接。sl811hs可以在host／slave两种模式下工作。该芯片具有以下特点：

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