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智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统及方法

阅读：313发布：2024-02-22

专利汇可以提供智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统及方法，所述数据转换系统包括：IIS 接口，设置在所述外部音频采集设备上，用于发送音频信号。处理器，设置在所述智能制造设备上，用于处理音频信号。SPI接口，设置在所述处理器上，用于接收音频信号。所述IIS接口与所述SPI接口连接。本发明技术方案简单实用，实现了IIS接口和SPI接口之间的直接连接和通讯，大大降低了成本，保证了信号传递的同步，防止数据丢失。，下面是智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统，其特征在于，包括：IIS 接口，设置在所述外部音频采集设备上，用于发送音频信号；
处理器，设置在所述智能制造设备上，用于处理音频信号；
SPI接口，设置在所述处理器上，用于接收音频信号；
所述IIS接口与所述SPI接口连接。
2.如权利要求1所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统，其特征在于，所述IIS接口包括：SCLK串行时钟信号端、SDATA数据端、LRCK左右声道数据切换端；所述SPI接口包括：CLK时钟信号端、MISO串行数据输出端、及若干CS设备使能信号端；所述SCLK串行时钟信号端与所述CLK时钟信号端连接，所述SDATA数据端与所述MISO串行数据输出端连接；所述CS设备使能信号端包括CS1端和CS2端，所述LRCK左右声道数据切换端设置左声道数据输出路和右声道数据输出路，所述左声道数据输出路与所述CS1端连接，所述右声道数据输出路通过一反相器与所述CS2端连接。
3.如权利要求1所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统，其特征在于，所述IIS接口为16bit信号或24bit信号输出接口，所述SPI接口为8bit信号接收接口，所述处理器用于将多个8bit 信号处理转换为16bit信号或24bit信号。
4.如权利要求2所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统，其特征在于，所述反相器设置为型号为74C04的非门芯片。
5.智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将智能制造设备的SPI接口与外部音频采集设备的IIS接口连接；
步骤S2：IIS接口发送音频信号；
步骤S3：SPI接口接收IIS接口发送的音频信号；
步骤S4：智能制造设备的处理器将SPI接口接收的音频信号进行数据处理。
6.如权利要求5所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，其特征在于，步骤S1中，所述IIS接口设置SCLK串行时钟信号端、SDATA数据端、LRCK左右声道数据切换端；并且，所述SPI接口设置CLK时钟信号端、MISO串行数据输出端、及若干CS设备使能信号端。
7.如权利要求6所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，其特征在于，步骤S1中，所述CS设备使能信号端设置CS1端和CS2端，所述LRCK左右声道数据切换端设置左声道数据输出路和右声道数据输出路；并且：
将所述SCLK串行时钟信号端与所述CLK时钟信号端连接；
将所述SDATA数据端与所述MISO串行数据输出端连接；
将所述左声道数据输出路与所述CS1端连接；
将所述右声道数据输出路通过一反相器与所述CS2端连接。
8.如权利要求5所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，其特征在于，步骤S2中，所述IIS接口发送的音频信号为16bit信号或24bit信号。
9.如权利要求8所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，其特征在于，步骤S3中，SPI接口接收IIS接口发送的音频信号时，将所述16bit信号或24bit信号做两次/三次接收，并且分拆成2/3字节的数据；并且，步骤S4中，所述处理器将拆分后的数据进行处理，还原为所述16bit信号或24bit信号。
10.如权利要求7所述的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，其特征在于，所述反相器采用型号为74C04的非门芯片。

说明书全文

智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及设备接口转换领域，特别涉及智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统及方法。

背景技术

[0002] 在智能制造领域，在5G等高端通讯领域，玻璃、陶瓷是常用的材料。玻璃、陶瓷加工常常采用磨削的方法。同时为了在线智能分析工件磨削的质量，以及是否发生工件或者砂轮损伤，采用实时声波分析方法。当玻璃陶瓷工件发生损坏时，或者砂轮发生损坏时，声波与正常声波形成差异，这样可以智能分析监控生产过程。IIS接口具有串行、高速等特点，在音频数据设备里是主流的通讯接口。SPI总线标准，在大多数处理器上是标配，方便地与外围设备交互数据。但是，很多通用处理器并不配置IIS数据接口，无法和外围IIS接口语音设备交互。现有技术中通常通过FPGA芯片进行SPI和IIS之间的数据转换，但是需要较大的内存，成本较高。同时，由于缓存存在，系统存在延时，如果数据输入太快，会导致数据缓存溢出，发生数据丢失。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的是提出智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统及方法，旨在实现IIS接口和SPI接口之间的直接连接和通讯，大大降低了成本，保证了信号传递的同步，防止数据丢失。

[0004] 为实现上述目的，本发明提出的智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统，包括：IIS接口，设置在所述外部音频采集设备上，用于发送音频信号。处理器，设置在所述智能制造设备上，用于处理音频信号。SPI接口，设置在所述处理器上，用于接收音频信号。所述IIS接口与所述SPI接口连接。

[0005] 优选地，IIS接口包括：SCLK串行时钟信号端、SDATA数据端、LRCK左右声道数据切换端。SPI接口包括：CLK时钟信号端、MISO串行数据输出端、及若干CS设备使能信号端。所述SCLK串行时钟信号端与所述CLK时钟信号端连接，所述SDATA数据端与所述MISO串行数据输出端连接。所述CS设备使能信号端包括CS1端和CS2端，所述LRCK左右声道数据切换端设置左声道数据输出路和右声道数据输出路，所述左声道数据输出路与所述CS1端连接，所述右声道数据输出路通过一反相器与所述CS2端连接。

[0006] 优选地，IIS接口为16bit信号或24bit信号输出接口，SPI接口为8bit信号接收接口，所述处理器用于将多个8bit 信号处理转换为16bit信号或24bit信号。

[0007] 优选地，反相器采用型号为74C04的非门芯片。

[0008] 为解决上述问题，本发明还提出智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，包括以下步骤：

[0009] 步骤S1：将智能制造设备的SPI接口与外部音频采集设备的IIS接口连接。

[0010] 步骤S2：IIS接口发送音频信号。

[0011] 步骤S3：SPI接口接收IIS接口发送的音频信号。

[0012] 步骤S4：智能制造设备的处理器将SPI接口接收的音频信号进行数据处理。

[0013] 优选地，步骤S1中，IIS接口设置SCLK串行时钟信号端、SDATA数据端、LRCK左右声道数据切换端。并且，SPI接口设置CLK时钟信号端、MISO串行数据输出端、及若干CS设备使能信号端。

[0014] 优选地，步骤S1中，CS设备使能信号端设置为CS1端和CS2端，LRCK左右声道数据切换端设置为左声道数据输出路和右声道数据输出路。并且：

[0015] 将所述SCLK串行时钟信号端与所述CLK时钟信号端连接。

[0016] 将所述SDATA数据端与所述MISO串行数据输出端连接。

[0017] 将所述左声道数据输出路与所述CS1端连接。

[0018] 将所述右声道数据输出路通过一反相器与所述CS2端连接。

[0019] 优选地，步骤S2中，IIS接口发送的音频信号为16bit信号或24bit信号。

[0020] 优选地，步骤S3中，SPI接口接收IIS接口发送的音频信号时，将所述16bit信号或24bit信号做两次/三次接收，并且分拆成2/3字节的数据；并且，步骤S4中，所述处理器将拆分后的数据进行处理，还原为所述16bit信号或24bit信号。

[0021] 优选地，反相器采用型号为74C04的非门芯片。

[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用SPI接口和IIS接口的共同的串行数据特点，同时对其差异硬件，采用简单处理(只需要添加一个简单的反相器门电路)，达到物理层的逻辑时序对接。同时为了适配这种硬件传输，在数据处理上，将24bit的数据分割成3个8bit数据，利用SPI接口接收完毕后，再将数据重新组装成24bit数据，完成了对外围IIS音频数据的读取。改变了传统的IIS接口和SPI接口的连接方式，实现IIS接口和SPI接口之间的直接连接和通讯，大大降低了成本，保证了信号传递的同步，防止数据丢失。附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

[0024] 图1为本发明数据转换系统的信号端连接示意图；

[0025] 图2为本发明数据转换方法的流程图；

[0026] 图3为本发明左右声道与SPI片选CS1、CS2的时序图；

[0027] 图4为本发明IIS数据发送-SPI接口分拆-处理器内部还原示意图；

[0028] 图5为本发明IIS-SPI总线转换以及数据分割、合成转换图；

[0029] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 本发明提供智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换系统，包括：IIS接口，设置在所述外部音频采集设备上，用于发送音频信号。处理器，设置在所述智能制造设备上，用于处理音频信号。SPI接口，设置在所述处理器上，用于接收音频信号。如图1所示，所述IIS接口与所述SPI接口连接。IIS接口包括：SCLK串行时钟信号端、SDATA数据端、LRCK左右声道数据切换端。SPI接口包括：CLK时钟信号端、MISO串行数据输出端、及若干CS设备使能信号端。所述SCLK串行时钟信号端与所述CLK时钟信号端连接，所述SDATA数据端与所述MISO串行数据输出端连接。所述CS设备使能信号端包括CS1端和CS2端，所述LRCK左右声道数据切换端设置左声道数据输出路和右声道数据输出路，所述左声道数据输出路与所述CS1端连接，所述右声道数据输出路通过一反相器与所述CS2端连接。

[0032] 应当说明的是，左声道数据为低电平信号，右声道数据为高电信号，而所述CS设备使能信号端为接收的信号为低电平信号。因此，左声道数据输出路可以直接与所述CS1端连接，右声道数据输出路可以通过一反相器实现与CS2端的连接，反相器可以将高电平信号转变成低电平信号。

[0033] 进一步地，IIS接口为16bit信号或24bit信号输出接口，SPI接口为8bit信号接受接口，所述处理器用于将8bit信号处理转换为16bit信号或24bit信号。

[0034] 具体地，如图3至图5所示，在SPI接口和IIS接口数据层的对接时，SPI接口接收8bit信号，IIS接口输出16bit信号或者24bit信号，SPI接口可以将IIS接口输出的数据，做两次或三次接收，分拆成2个8bit或3个8bit的字节，然后在处理器内部还原成原始的数据。
以IIS接口输出24bit信号为例，在左声道的时间内，CS1端使能，CS2端关闭，24bit信号被SPI接口接收，形成3个8bit字节的数据。在右声道的时间内，CS2端使能，CS1端关闭，24bit信号被SPI接口接收，拆分成3个8bit字节的数据。IIS接口发送的24bit信号，在被SPI接口接收时，分拆成3个8bit的字节。通过处理器的处理，重新将数据还原成24bit的音频数据。

[0035] 进一步地，反相器采用型号为74C04的非门芯片，价格低廉，大大降低了系统的成本。

[0036] 本发明还提供智能制造设备与外部音频采集设备的数据转换方法，如图2所示，包括以下步骤：

[0037] 步骤S1：将智能制造设备的SPI接口与外部音频采集设备的IIS接口连接。

[0038] 步骤S2：IIS接口发送音频信号。

[0039] 步骤S3：SPI接口接收IIS接口发送的音频信号。

[0040] 步骤S4：智能制造设备的处理器将SPI接口接收的音频信号进行数据处理。

[0041] 具体地，步骤S1中，IIS接口设置SCLK串行时钟信号端、SDATA数据端、LRCK左右声道数据切换端。并且，SPI接口设置CLK时钟信号端、MISO串行数据输出端、及若干CS设备使能信号端。进一步地，步骤S1中，CS设备使能信号端设置为CS1端和CS2端，LRCK左右声道数据切换端设置为左声道数据输出路和右声道数据输出路。并且：

[0042] 将所述SCLK串行时钟信号端与所述CLK时钟信号端连接。将所述SDATA数据端与所述MISO串行数据输出端连接。将所述左声道数据输出路与所述CS1端连接。将所述右声道数据输出路通过一反相器与所述CS2端连接。

[0043] 左声道数据为低电平信号，右声道数据为高电信号，而所述CS设备使能信号端为接收的信号为低电平信号。因此，左声道数据输出路可以直接与所述CS1端连接，右声道数据输出路可以通过一反相器实现与CS2端的连接，反相器可以将高电平信号转变成低电平信号。进一步地，IIS接口发送的音频信号为16bit信号或24bit信号，SPI接口接收的音频信号为8bit信号，所述处理器可以将8bit信号转换为16bit信号或24bit信号。

[0044] 具体地，在SPI接口和IIS接口数据层的对接时，SPI接口接收8bit信号，IIS接口输出16bit信号或者24bit信号，SPI接口可以将IIS接口输出的数据，做两次或三次接收，分拆成2个8bit或3个8bit的字节，然后在处理器内部还原成原始的数据。以IIS接口输出24bit信号为例，在左声道的时间内，CS1端使能，CS2端关闭，24bit信号被SPI接口接收，形成3个8bit字节的数据。在右声道的时间内，CS2端使能，CS1端关闭，24bit信号被SPI接口接收，拆分成3个8bit字节的数据。IIS接口发送的24bit信号，在被SPI接口接收时，分拆成3个8bit的字节。通过处理器的处理，重新将数据还原成24bit的音频数据。

[0045] 进一步地，反相器设置为型号为74C04的非门芯片，价格低廉，大大降低了系统的成本。

[0046] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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