在AES/EBU数字音频广播节目制作部门和播控部门之间，为了防止单通路线路故障情况，保证节目的可靠传送，通常采用用不同路由、不同线路等备份手段，如果出现一路路由中断的情况，要求值班维护人员切换到另一路由。如果有程序控制的自动倒换设备，不但能够减轻值班维护人员的压力，而且能够显著提高播出质量，满足“安全优质”的播出要求。本文就AES/EBU数字音频自动倒换设备的开发原理和实际安装调试作一个探讨。
【关键字】 AES/EBU 单片机 自动倒换 RS232串口通信
一. 方案的提出
在模拟广播制播系统中，程控自动倒换设备也是广电技术人员研究的重点，它主要依靠对模拟音频的AD/VF转换来判断音频的有无，但是由于模拟音频广播信号本身的原因，例如谈话节目会有较长时间停顿或没有音频，同时不同模拟音频源同步也是一个主要问题，折中的程控判断时间较难掌握，模拟音频主备倒换设备的开发有一定的难度，其实际使用的效果也不理想。
AES/EBU数字音频的应用，这一情况大有好转。AES/EBU数字音频传送的是数据流，有固定的帧格式，通过使用专门的接口电路可以方便的判断帧的有无、时钟信号是否锁定和不同的错误信号等级，这些特点为研制AES/EBU数字音频二路自动倒换设备带来了简单性，实现快速可靠的程序判断成为了可能。同时，如果程控自动倒换设备可以发出报警信息，通知值班维护人员，及时发现并解决问题，消除存在的隐患，该设备就更有实用价值了。
二. 方案设计
1.原理：
AES/EBU传送的数据流满足AES3-1992标准，通过设计好的专业接口电路可以方便判断帧的有无、时钟信号是否锁定、不同的错误信号等，AES3-1992标准规定的帧格式如图1。
一个区块分成192个帧，每个帧分成子帧A和子帧B，每个子帧32bit。利用数据流中的标志Z可以检测每个区块的起始位。在48kHz的抽样系统中，总数据率为32*2*48000=3.072Mbit/s，一个区块的持续时间为4000us。
当20bit抽样时，8-27填充抽样音频数据，4-7填充辅助数据；当24bit抽样时，4-27填充抽样音频数据。
通过C通道比特，数据流可以传送cosumer/professional（消费/专业），emphasis（是否预加重），sampling frequency（抽样频率），encoded channel mode（编码通道模式），audio/non-audio use（传送的是否是音频数据），crc（奇偶校验）等信号，帮助接收端解码。通过图2中的接口电路可以产生程序判断所需要的信号，进行优选一路输出，实现自动倒换。
2.方案设计：
两路AES/EBU数字音频信号（信号输入1、信号输入2），分别通过相应的接口电路（接口电路一、接口电路二），判断帧的有无、时钟信号的锁定、错误状态等信号，分别送入至单片机，进行程序判断，优选一路输出。如图3所示。
功能描述：两路AES/EBU数字音频信号分别输入到接口电路一和接口电路二，同时也送入切换控制电路，两个接口电路通过数据流检测出相应的状态数据和错误数据，分别送入至单片机，单片机程序通过一定算法判断信号的有无及优劣，控制切换控制电路输出一路信号。
通信接口使用串口RS232/RS422/RS485（选择一种方式）进行通信，通过上位机程序和单片机程序通信，设置判断优先条件和参数设置；同时可以输出当前两路AES/EBU数字音频信号的错误信息和状态数据，在有错误时输出报警信息，向相应的采集设备或集中监控网发送状态和错误信息等。
控制接口通过手动选择开关手动控制切换路由，方便维护人员的例行调试等任务，显示接口向值班人员维护人员显示当前使用的路由和设备电源状况等信息，电源部分通过整流滤波等手段提供给设备各个模块稳定可靠的电源供应。硬件监测电路监测硬件和软件的工作状态，防止由于长时间工作或干扰等原因引起程序跑飞，保证程序准确可靠的运行。
三. 方案设计中的遇到的问题及解决
1.安装调试问题：
安装调试包括硬件单独调试、软件程序单独调试、软硬件联合调试三个部分。硬件单独调试部分主要包括输入接口电路的调试、通信接口、控制接口、显示接口电路、外接LED显示板、电源部分，实际调试过程中分别安装调试正确后接入整个系统继续进行调试。软件单独调试主要调试软件的判断程序，通信程序（需要和上位机联合调试）。
2.软硬件联合调试问题
软硬件调试部分是本系统中调试的重点，包括切换控制部分、通信接口部分、显示部分、控制接口部分的调试，同样采用模块调试的方法。软件硬件联合调试部分的连接如图4所示。
通过设置不同的AES/EBU数字音频信号参数，开发系统（单片机插座、仿真器、程序调试PC）仿真实际系统，进行程序开发调试。程序开发调试完成后，用编程器将程序烧录进单片机，插入主板中，进行整体调试，反复调试直至最后完全满足要求。
3.通信软件设计
虽然串口通信本身没有规定需要使用帧格式，但是使用一定的帧格式进行通信，有利于通信的可靠运行。该方案中串口通信使用特定的帧格式进行通信，发现在调试过程中明显方便、高效。同时，该方案的设计，还可以结合江苏广播电视总台（集团）发射传输台综合监控网的采集设备进行通信，向后者报告当前AES/EBU数字音频的运行状态、错误信息、使用信息等，方便进行同一的监控、也为以后查询提供了可能，这就更需要通信使用一定的帧格式。
四.总结
AES21AS二路数字音频自动倒换设备的应用非常广泛，只要同一AES/EBU信号源存在不同传送路由，就可以使用该设备。例如，可以应用在节目制作部门与播控中心机房的传送路径，也可以应用在播控中心机房的后续分配传输路径，或者节目制作部门内部。