基于FPGA和Qt技术的音频广播系统

　　3 终端设计

　　通过在SoPC中查看并更改SD卡音乐播放系统的链接结构，确定了系统的硬件平台结构如图3所示，其主要改动为增加了网络模块。

　　如图3所示，系统通过使用Nios II软核来处理SD卡信息的读取、发送数据到音频解码模块以及和服务器进行通信。硬件系统软件的主要处理流程如图4所示。

　　如图4所示，当终端上电后，首先将初始化外部设备，设置初始音量等参数。当完成后，等待SD卡插入并挂载，系统创建支持的播放列表。上述初始化工作完成后，等待服务器发送播放命令并解析该播放项在播放列表中的索引值，找到后播放系统中存储的音频文件。

　　通常在Nios II软核上实现UDP协议有两种方式，一种为使用LwIp的方式进行处理，另一种方式则为自己实现该协议的简化版本。本系统因所需的通信量较少，为了简化软核程序采用了自己实现的方式。自己实现UDP协议主要需要注意的问题有两点：① ARP协议的实现;② UDP报文的组包和解包操作。组包流程为首先组成UDP数据包，然后组成Ip报文最终生成以太网中传输的以太网帧。这些报文格式都可以很容易地通过相关标准得到。同时，在调试系统UDP实现情况时，可通过WireShark网络监测软件对通信过程发送的信息进行监控，提高开发效率。

　　在UDP基本通信完成后，设定通信中服务器端命令报文的格式为：@@命令内容@;终端命令报文的格式为：@@终端序列@命令内容@。服务器程序和终端通过解析命令帧中的命令内容进行通信。

　　音频编解码芯片WM8731使用I2C协议进行控制，在系统工作过程中，Nios II软核首先将检测音频DAC控制模块中的FIFO是否满，如果检测结果为非满，则Nios II软核将通过Avalon总线读取512字节数据到FIFO中。音频DAC控制模块采用48 KHz的采样频率将数据送到音频解码模块。目前系统实现所支持的文件格式只有采用48 KHz采样频率和16bit采样深度的wav格式文件。所支持的SD卡文件格式为FAT格式。

　　3 总结

　　本文介绍了一种使用软硬件相结合实现的网络定时音频广播系统，在Altera原有项目资源的基础上通过扩展实现网络通信UDP协议、通信协议制定、服务器程序设计进行设计。从上文中可以看出，本文所实现的平台目前功能还比较单一，有待于借助网络平台的优势对系统进一步扩展，增加如视频监控、在线点播、流媒体播放等构成真正意义上的IP广播方案。

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