在AES/EBU數字音頻廣播節目制作部門和播控部門之間，為了防止單通路線路故障情況，保證節目的可靠傳送，通常采用用不同路由、不同線路等備份手段，如果出現一路路由中斷的情況，要求值班維護人員切換到另一路由。如果有程序控制的自動倒換設備，不但能夠減輕值班維護人員的壓力，而且能夠顯著提高播出質量，滿足“安全優質”的播出要求。本文就AES/EBU數字音頻自動倒換設備的開發原理和實際安裝調試作一個探討。
    【關鍵字】 AES/EBU  單片機  自動倒換  RS232串口通信

一. 方案的提出
    在模擬廣播制播系統中，程控自動倒換設備也是廣電技術人員研究的重點，它主要依靠對模擬音頻的AD/VF轉換來判斷音頻的有無，但是由于模擬音頻廣播信號本身的原因，例如談話節目會有較長時間停頓或沒有音頻，同時不同模擬音頻源同步也是一個主要問題，折中的程控判斷時間較難掌握，模擬音頻主備倒換設備的開發有一定的難度，其實際使用的效果也不理想。
    AES/EBU數字音頻的應用，這一情況大有好轉。AES/EBU數字音頻傳送的是數據流，有固定的幀格式，通過使用專門的接口電路可以方便的判斷幀的有無、時鐘信號是否鎖定和不同的錯誤信號等級，這些特點為研制AES/EBU數字音頻二路自動倒換設備帶來了簡單性，實現快速可靠的程序判斷成為了可能。同時，如果程控自動倒換設備可以發出報警信息，通知值班維護人員，及時發現并解決問題，消除存在的隱患，該設備就更有實用價值了。

二. 方案設計
    1.原理：
    AES/EBU傳送的數據流滿足AES3-1992標準，通過設計好的專業接口電路可以方便判斷幀的有無、時鐘信號是否鎖定、不同的錯誤信號等，AES3-1992標準規定的幀格式如圖1。

    一個區塊分成192個幀，每個幀分成子幀A和子幀B，每個子幀32bit。利用數據流中的標志Z可以檢測每個區塊的起始位。在48kHz的抽樣系統中，總數據率為32*2*48000=3.072Mbit/s，一個區塊的持續時間為4000us。
    當20bit抽樣時，8-27填充抽樣音頻數據，4-7填充輔助數據；當24bit抽樣時，4-27填充抽樣音頻數據。
    通過C通道比特，數據流可以傳送cosumer/professional（消費/專業），emphasis（是否預加重），sampling frequency（抽樣頻率），encoded channel mode（編碼通道模式），audio/non-audio use（傳送的是否是音頻數據），crc（奇偶校驗）等信號，幫助接收端解碼。通過圖2中的接口電路可以產生程序判斷所需要的信號，進行優選一路輸出，實現自動倒換。
2.方案設計：
    兩路AES/EBU數字音頻信號（信號輸入1、信號輸入2），分別通過相應的接口電路（接口電路一、接口電路二），判斷幀的有無、時鐘信號的鎖定、錯誤狀態等信號，分別送入至單片機，進行程序判斷，優選一路輸出。如圖3所示。
    功能描述：兩路AES/EBU數字音頻信號分別輸入到接口電路一和接口電路二，同時也送入切換控制電路，兩個接口電路通過數據流檢測出相應的狀態數據和錯誤數據，分別送入至單片機，單片機程序通過一定算法判斷信號的有無及優劣，控制切換控制電路輸出一路信號。
    通信接口使用串口RS232/RS422/RS485（選擇一種方式）進行通信，通過上位機程序和單片機程序通信，設置判斷優先條件和參數設置；同時可以輸出當前兩路AES/EBU數字音頻信號的錯誤信息和狀態數據，在有錯誤時輸出報警信息，向相應的采集設備或集中監控網發送狀態和錯誤信息等。
    控制接口通過手動選擇開關手動控制切換路由，方便維護人員的例行調試等任務，顯示接口向值班人員維護人員顯示當前使用的路由和設備電源狀況等信息，電源部分通過整流濾波等手段提供給設備各個模塊穩定可靠的電源供應。硬件監測電路監測硬件和軟件的工作狀態，防止由于長時間工作或干擾等原因引起程序跑飛，保證程序準確可靠的運行。

三. 方案設計中的遇到的問題及解決
    1.安裝調試問題：
    安裝調試包括硬件單獨調試、軟件程序單獨調試、軟硬件聯合調試三個部分。硬件單獨調試部分主要包括輸入接口電路的調試、通信接口、控制接口、顯示接口電路、外接LED顯示板、電源部分，實際調試過程中分別安裝調試正確后接入整個系統繼續進行調試。軟件單獨調試主要調試軟件的判斷程序，通信程序（需要和上位機聯合調試）。
    2.軟硬件聯合調試問題
    軟硬件調試部分是本系統中調試的重點，包括切換控制部分、通信接口部分、顯示部分、控制接口部分的調試，同樣采用模塊調試的方法。軟件硬件聯合調試部分的連接如圖4所示。
    通過設置不同的AES/EBU數字音頻信號參數，開發系統（單片機插座、仿真器、程序調試PC）仿真實際系統，進行程序開發調試。程序開發調試完成后，用編程器將程序燒錄進單片機，插入主板中，進行整體調試，反復調試直至最后完全滿足要求。
    3.通信軟件設計
    雖然串口通信本身沒有規定需要使用幀格式，但是使用一定的幀格式進行通信，有利于通信的可靠運行。該方案中串口通信使用特定的幀格式進行通信，發現在調試過程中明顯方便、高效。同時，該方案的設計，還可以結合江蘇廣播電視總臺（集團）發射傳輸臺綜合監控網的采集設備進行通信，向后者報告當前AES/EBU數字音頻的運行狀態、錯誤信息、使用信息等，方便進行同一的監控、也為以后查詢提供了可能，這就更需要通信使用一定的幀格式。
　　
四.總結
    AES21AS二路數字音頻自動倒換設備的應用非常廣泛，只要同一AES/EBU信號源存在不同傳送路由，就可以使用該設備。例如，可以應用在節目制作部門與播控中心機房的傳送路徑，也可以應用在播控中心機房的后續分配傳輸路徑，或者節目制作部門內部。