超低延时FGAM网络音视频处理系统论文和设计-霍霈

全文摘要

本实用新型公开了超低延时FGAM网络音视频处理系统，包括MCU芯片、FPGA芯片、存储模块、MP3解码模块、声卡和网卡，网卡与FPGA芯片连接，FPGA芯片分别与MCU芯片和声卡连接，MCU芯片分别与存储模块和MP3解码模块连接，声卡还分别连接扬声器和麦克风，其中一个所述网卡与第一交换机连接，另一个所述网卡与第二交换机，第一交换机连接第一路由器，第一路由器经第一防火墙、网络并通过第二防火墙、第二路由器连接到第二交换机。本实用新型低成本、低功耗，支持所有的数字网络音频系统需求，功能强大、灵活性强、对带宽需求和占用率都极低，可在同一网络环境下挂载16000000个终端设备同时工作，在所有类型的经太网环境都可以即插即用。

主设计要求

1.超低延时FGAM网络音视频处理系统，包括MCU芯片(1)、FPGA芯片(2)、存储模块(3)、MP3解码模块(4)、声卡(5)和网卡(6)，其特征在于：所述网卡(6)与FPGA芯片(2)连接，所述FPGA芯片(2)分别与MCU芯片(1)和声卡(5)连接，所述MCU芯片(1)分别与存储模块(3)和MP3解码模块(4)连接，所述声卡(5)还分别连接扬声器(7)和麦克风(8)，其中一个所述网卡(6)与第一交换机(9)连接，另一个所述网卡(6)与第二交换机(10)，所述第一交换机(9)连接第一路由器(11)，第一路由器(11)经第一防火墙(12)、网络(13)并通过第二防火墙(14)、第二路由器(15)连接到第二交换机(10)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的超低延时FGAM网络音视频处理系统，其特征在于：所述存储模块(3)包括负责存储媒体文件，以及充当MP3音频流的缓存器。

3.根据权利要求1所述的超低延时FGAM网络音视频处理系统，其特征在于：所述MP3解码模块(4)包括负责播放从网络接收的MP3音频流以及播放或解码从存储器读出来的MP3媒体文件。

4.根据权利要求1所述的超低延时FGAM网络音视频处理系统，其特征在于：所述网卡(6)包括负责采集以及发送以太网数据包。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及音视频处理技术领域，具体为超低延时FGAM网络音视频处理系统。

背景技术

目前市面上常见音视频处理技术是基于分布式多媒体处理音视频技术，但这种处理技术存在使用成本过高，集中处理，不利于单独使用，并且系统针对现有模拟音视频处理技术的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供超低延时FGAM网络音视频处理系统，本实用新型低成本、低功耗，支持所有的数字网络音频系统需求，功能强大、灵活性强、对带宽需求和占用率都极低，可在同一网络环境下挂载16000000个终端设备同时工作，在所有类型的经太网环境都可以即插即用，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：超低延时FGAM网络音视频处理系统，包括MCU芯片、FPGA芯片、存储模块、MP3解码模块、声卡和网卡，所述网卡与FPGA芯片连接，所述FPGA芯片分别与MCU芯片和声卡连接，所述MCU芯片分别与存储模块和MP3解码模块连接，所述声卡还分别连接扬声器和麦克风，其中一个所述网卡与第一交换机连接，另一个所述网卡与第二交换机，所述第一交换机连接第一路由器，第一路由器经第一防火墙、网络并通过第二防火墙、第二路由器连接到第二交换机。

优选的，所述存储模块包括负责存储媒体文件，以及充当MP3音频流的缓存器。

优选的，所述MP3解码模块包括负责播放从网络接收的MP3音频流以及播放或解码从存储器读出来的MP3媒体文件。

优选的，所述网卡包括负责采集以及发送以太网数据包。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型的超低延时FGAM网络音视频处理系统，FPGA芯片分别与MCU芯片和声卡连接，MCU+FPGA芯片组合，低成本、低功耗。

2.本实用新型的超低延时FGAM网络音视频处理系统，声卡包括负责采集来自麦克风或MP3解码芯片输出的模拟音频，将其转换为网络数据包，PCM网络音频流，从本地采集到异地播放，音频延时最低7ms，而且每个终端自身都可以支持最大8通道的数字音频混音，可支持所有的数字网络音频系统需求，功能强大、灵活性强，同时也负责从FPGA接收音频包然后进行播放或存储。

3.本实用新型的超低延时FGAM网络音视频处理系统，网卡包括负责采集以及发送以太网数据包，最低支持8kbps的码率数字音频传输，对带宽需求和占用率都极低。

4.本实用新型的超低延时FGAM网络音视频处理系统，其中一个网卡与第一交换机连接，另一个网卡与第二交换机，第一交换机连接第一路由器，第一路由器经第一防火墙、网络并通过第二防火墙、第二路由器连接到第二交换机，终端挂载量大，可在同一网络环境下挂载16000000个终端设备同时工作，在所有类型的经太网环境都可以即插即用，自动适合10\/100\/1000兆网速，自动适合直通\/交叉网线，可在没DHCP的局域网环境里自动完成IP分配，并能在发生IP冲突时自动重分IP地址，而不影响音频广播任务。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图中：1、MCU芯片；2、FPGA芯片；3、存储模块；4、MP3解码模块；5、声卡；6、网卡；7、扬声器；8、麦克风；9、第一交换机；10、第二交换机；11、第一路由器；12、第一防火墙；13、网络；14、第二防火墙；15、第二路由器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，超低延时FGAM网络音视频处理系统，包括MCU芯片1、FPGA芯片2、存储模块3、MP3解码模块4、声卡5和网卡6，网卡6与FPGA芯片2连接，FPGA芯片2包括负责对实时性要求苛刻的模块，包括千兆以太网的高速采集和处理，以及从声卡5实时采集和播放数字音频，FPGA芯片2分别与MCU芯片1和声卡5连接，MCU+FPGA芯片组合，低成本、低功耗，MCU芯片1分别与存储模块3和MP3解码模块4连接，MCU芯片1包括负责全部全部功能的业务逻辑控制，以及驱动MP3解码器实现MP3的播放与解码，MP3解码模块4包括负责播放从网络接收的MP3音频流，以及播放或解码从存储器读出来的MP3媒体文件，存储模块3包括负责存储媒体文件，以及充当MP3音频流的缓存器，声卡5还分别连接扬声器7和麦克风8，声卡5包括负责采集来自麦克风或MP3解码芯片输出的模拟音频，将其转换为网络数据包，PCM网络音频流，从本地采集到异地播放，音频延时最低7ms，而且每个终端自身都可以支持最大8通道的数字音频混音，可支持所有的数字网络音频系统需求，功能强大、灵活性强，同时也负责从FPGA接收音频包然后进行播放或存储，网卡6包括负责采集以及发送以太网数据包，最低支持8kbps的码率数字音频传输，对带宽需求和占用率都极低，扬声器7包括负责将电信号(模拟量)转换志声波输出，麦克风8包括负责将输入的输入的声波转换成电信号(模拟量)，其中一个网卡6与第一交换机9连接，另一个网卡6与第二交换机10，第一交换机9连接第一路由器11，第一路由器11经第一防火墙12、网络13并通过第二防火墙14、第二路由器15连接到第二交换机10，终端挂载量大，可在同一网络环境下挂载16000000个终端设备同时工作，在所有类型的经太网环境都可以即插即用，自动适合10\/100\/1000兆网速，自动适合直通\/交叉网线，可在没DHCP的局域网环境里自动完成IP分配，并能在发生IP冲突时自动重分IP地址，而不影响音频广播任务。

综上所述：本实用新型的超低延时FGAM网络音视频处理系统，FPGA芯片2分别与MCU芯片1和声卡5连接，MCU+FPGA芯片组合，低成本、低功耗。声卡5包括负责采集来自麦克风或MP3解码芯片输出的模拟音频，将其转换为网络数据包，PCM网络音频流，从本地采集到异地播放，音频延时最低7ms，而且每个终端自身都可以支持最大8通道的数字音频混音，可支持所有的数字网络音频系统需求，功能强大、灵活性强，同时也负责从FPGA接收音频包然后进行播放或存储。网卡6包括负责采集以及发送以太网数据包，最低支持8kbps的码率数字音频传输，对带宽需求和占用率都极低。其中一个网卡6与第一交换机9连接，另一个网卡6与第二交换机10，第一交换机9连接第一路由器11，第一路由器11经第一防火墙12、网络13并通过第二防火墙14、第二路由器15连接到第二交换机10，终端挂载量大，可在同一网络环境下挂载16000000个终端设备同时工作，在所有类型的经太网环境都可以即插即用，自动适合10\/100\/1000兆网速，自动适合直通\/交叉网线，可在没DHCP的局域网环境里自动完成IP分配，并能在发生IP冲突时自动重分IP地址，而不影响音频广播任务。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

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