CN112965688A - 一种用于usb声卡的音频传输方法 - Google Patents

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窦中康
刘峰
李前戎
黄俊斌
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    • G06F3/16—Sound input; Sound output
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    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus

Abstract

本发明公开了一种用于USB声卡的音频传输方法。现有方法基于UAC标准，采用等时传输。本发明方法中，智能设备的USB主机控制器和USB声卡的USB设备控制器均自带USB中断传输协议，USB设备控制器配置有两个支持中断传输的端点，分别是中断发送端点和中断接收端点，用于将音频数据发送给智能设备，和从智能设备接收音频数据。智能设备的主USB接口与USB声卡的从USB接口通过数据线连接，按照USB中断传输协议传输音频数据。采用本发明方法，如果音频数据传输过程中出现丢包或错包，会重传数据，并且及时性较高，避免了UAC标准中USB声卡可能出现的丢包问题，减少给AEC等音频处理算法带来的困难。

Description

一种用于USB声卡的音频传输方法
技术领域
本发明属于音频数据传输技术领域，涉及一种用于USB声卡的音频传输方法，用于USB声卡和智能设备之间通过USB传输音频数据。
背景技术
声卡是计算机多媒体系统中最基本的组成部分，是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件。USB声卡即基于USB传输音频的声卡。
USB：universal serial bus，即通用串行总线。是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。常见于各种设备(电脑、平板、手机、机顶盒、电视)上。USB支持的传输方式：USB 1.1/2.0支持四种传输方式，分别为控制传输、批量传输、中断传输、等时传输。其中等时传输对于数据的及时性要求较高，而对数据的正确性则没有要求，如果数据出现错误/丢失，不会有重传。而中断传输则支持对传输的数据进行校验，在数据出错后会重新发送该数据，以保障传输的数据前后是连贯且无误的。
目前USB传输音频大多基于UAC标准。UAC：USB Audio Class，即USB音频类，定义了基于USB传输音频的标准，标准中传输音频的方式为等时传输。UAC中使用的音频传输方式，在由于传输环境不佳/系统繁忙等原因导致数据出错或丢失后，没有重传机制，这个情况下会导致音频数据丢包。音频数据丢包时，会给AEC(声学回声消除)等音频处理算法带来很多不稳定因素。
另外，不同厂家的智能设备会有不同程度的对系统的定制化修改，这些修改就导致同一个声卡在不同厂家的设备上的表现不同。比如部分设备上无法通过USB声卡录音、部分设备上无法通过USB声卡播放音频、部分设备上自动将音频输出切换至声卡、部分设备上录音和播放都不支持等。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于USB声卡的音频传输方法。
本发明方法用于智能设备与USB声卡之间进行音频数据传输，完成录音或播放。
所述的智能设备具有用于音频数据传输的USB主设备，USB主设备包括主USB接口和USB主机控制器，USB主机控制器自带USB中断传输协议；
所述的USB声卡具有用于音频数据传输的USB从设备，USB从设备包括从USB接口和USB设备控制器；USB设备控制器自带USB中断传输协议，并配置有两个支持中断传输的端点，分别是中断发送端点和中断接收端点，中断发送端点用于将音频数据发送给智能设备，中断接收端点用于从智能设备接收音频数据；
所述的USB声卡还具有微控制单元，负责将音频采集模块采集的音频数据发送USB从设备，或将USB从设备接收到的音频数据送给音频播放模块；
所述的智能设备的主USB接口与USB声卡的从USB接口通过数据线连接，按照USB中断传输协议传输音频数据。
录音时，智能设备发送录音请求信息给USB声卡的微控制单元，微控制单元控制音频采集模块采集需要录制的音频数据，并发送给USB从设备中的中断发送端点，智能设备的USB主设备基于中断传输协议接收音频数据，并保存。
播放时，智能设备将需要播放的音频数据，通过USB主设备，基于中断传输协议发送给USB声卡的USB从设备中的中断接收端点，USB声卡的微控制单元获取音频数据，并发送至音频播放模块。
本发明方法通过中断传输协议进行音频数据的传输，如果音频数据传输过程中出现丢包或错包，会重传数据，并且及时性较高，避免了UAC标准中USB声卡可能出现的丢包问题，减少给AEC等音频处理算法带来的困难。同时，使用该方法可以大大减少对智能设备的系统配置和系统版本的依赖，兼容性会更好，使得方案更加容易推进。
附图说明
图1为本发明方法中音频数据传输示意图。
具体实施方式
用于USB声卡的音频传输方法，该方法中USB声卡提供两个支持中断传输的端点，分别是中断发送端点和中断接收端点。中断发送端点用于将音频数据发送给智能设备，中断接收端点用于从智能设备接收音频数据。
智能设备即接收或发送音频信号的设备，如PC、手机、智能电视等。智能设备一般采用Linux或安卓操作系统。Linux，全称GNU/Linux，是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统。安卓是一种基于Linux内核(不包含GNU组件)的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑。
所述的端点即USB Host(主设备)和USB Slave(从设备)通信时的逻辑终端，一系列相互独立的端点在一起构成了USB的功能。通信时，USB Host通过指定USB Slave的端点号进行数据的收发。
智能设备录音时，USB声卡的MCU将采集的音频数据处理后发送给USB对应的中断发送端点，智能设备从USB设备的中断发送端点中将音频数据取出并存储，实现录音。音频数据传输采用USB所支持的中断传输方式。
MCU：MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制常见存储器件。
智能设备播放时，智能设备将音频数据发送给USB声卡设备的中断接收端点，USB声卡从中断接收端点处接收音频数据，收到数据后将音频数据送给播放设备的音频播放模块进行播放，或USB声卡将接收的音频数据发送自身的音频播放模块，然后通过播放设备进行播放。音频数据传输采用USB所支持的中断传输方式。
如图1所示，智能设备1与USB声卡2之间的进行音频数据传输，完成录音或播放。图中箭头为音频数据的传输方向。
智能设备1具有用于音频数据传输的USB主设备3(USB Host)，USB主设备3包括主USB接口和USB主机控制器，USB主机控制器自带USB中断传输协议。
USB声卡2具有用于音频数据传输的USB从设备4(USB Slave)，USB从设备4包括从USB接口和USB设备控制器，USB设备控制器自带USB中断传输协议，并配置有两个支持中断传输的端点，分别是中断发送端点5和中断接收端点6，中断发送端点5用于将音频数据发送给智能设备，中断接收端点6用于从智能设备接收音频数据。
USB声卡2还具有微控制单元7(MCU)，负责将音频采集模块8采集的音频数据发送USB从设备4，或将USB从设备4接收到的音频数据送给音频播放模块9。音频采集模块8连接音频采集设备，如麦克风；音频播放模块9连接音频播放设备，如耳机或音箱。
智能设备1的主USB接口与USB声卡2的从USB接口通过数据线连接，按照USB中断传输协议传输音频数据。
录音时，智能设备1发送录音请求信息给USB声卡2的微控制单元7，微控制单元7控制音频采集模块8通过音频采集设备采集需要录制的音频数据，并发送给USB从设备4中的中断发送端点5，智能设备1的USB主设备3基于中断传输协议接收音频数据，并保存。
播放时，智能设备1将需要播放的音频数据通过USB主设备3基于中断传输协议发送给USB声卡2的USB从设备4中的中断接收端点6，USB声卡2的微控制单元7获取音频数据，并发送至音频播放模块9，由音频播放设备播放出来。
该方法中的硬件部分采用现有技术，发明点在于音频数据的传输基于USB 1.1/2.0支持的中断传输协议。

Claims (3)

1.一种用于USB声卡的音频传输方法，智能设备与USB声卡之间进行音频数据传输，完成录音或播放，其特征在于：
所述的智能设备具有用于音频数据传输的USB主设备，USB主设备包括主USB接口和USB主机控制器，USB主机控制器自带USB中断传输协议；
所述的USB声卡具有用于音频数据传输的USB从设备，USB从设备包括从USB接口和USB设备控制器；USB设备控制器自带USB中断传输协议，并配置有两个支持中断传输的端点，分别是中断发送端点和中断接收端点，中断发送端点用于将音频数据发送给智能设备，中断接收端点用于从智能设备接收音频数据；
所述的USB声卡还具有微控制单元，负责将音频采集模块采集的音频数据发送USB从设备，或将USB从设备接收到的音频数据送给音频播放模块；
所述的智能设备的主USB接口与USB声卡的从USB接口通过数据线连接，按照USB中断传输协议传输音频数据。
2.如权利要求1所述的一种用于USB声卡的音频传输方法，其特征在于：
录音时，智能设备发送录音请求信息给USB声卡的微控制单元，微控制单元控制音频采集模块采集需要录制的音频数据，并发送给USB从设备中的中断发送端点，智能设备的USB主设备基于中断传输协议接收音频数据，并保存。
3.如权利要求1所述的一种用于USB声卡的音频传输方法，其特征在于：
播放时，智能设备将需要播放的音频数据，通过USB主设备，基于中断传输协议发送给USB声卡的USB从设备中的中断接收端点，USB声卡的微控制单元获取音频数据，并发送至音频播放模块。
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