移動音頻處理器的製作方法

2023-10-07 15:47:14 1

專利名稱：移動音頻處理器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及音頻信號處理技術，特別涉及一種用於可攜式設備的移動音頻處理器。
背景技術：
現在的手機基本上已經全面進入了和弦鈴聲時代。和弦發聲一般採用音樂設備數字接口方式(MIDI)發聲，這是一種傳統樂器與電子樂器之間的接口協議，其規定了樂器種類、音調、發聲時間、長度等信息的記錄格式。聲音還原設備(例如PC機的音效卡)讀取MIDI文件中的數據，並將具體的聲音還原和播放出來。由於MIDI文件僅對樂曲演奏信息進行記錄，因此只佔用很少的空間，一般幾到幾十KB，非常適合如手機這種存儲空間非常有限的可攜式行動裝置。
在諸如手機之類的可攜式行動裝置中，一般都採用一塊專用音頻處理晶片來處理MIDI數據文件，與PC機的音效卡相比，其集成度非常高，但是功能相對單一。在可攜式行動裝置中，往往採用頻率調變(FM)方式來還原MIDI音頻，該方式利用樂器的振動發聲原理對聲音進行合成，並模擬還原出各種樂器的聲音，但是聲音效果一般。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種用於可攜式設備的移動音頻處理器，其具有出色的音頻處理能力和聲音還原能力，並且帶有均衡功能。
本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現一種移動音頻處理器，包含外部接口單元，用於接收外部CPU傳送的數據和地址信號；通過總線與所述外部接口單元相連的若干FIFO存儲單元，包括分別存儲外部CPU提供的MIDI數據、ADPCM數據和聲音數據的第一FIFO存儲單元、第二FIFO存儲單元和第三FIFO存儲單元；接入所述總線的控制寄存器組，其對數據從所述外部接口單元向所述FIFO存儲單元的寫入進行控制；存儲波表的只讀存儲單元；與所述FIFO存儲單元和只讀存儲單元相連的主控單元，其利用所述波表從MIDI數據合成相應的數位訊號，並將所述數位訊號與ADPCM數據和聲音數據混合生成數字聲音信號；輸入端與所述主控單元相連的第一和第二數/模轉換單元，其將所述主控制單元輸出的左右聲道數字聲音信號轉換為相應的模擬信號；輸入端分別與所述第一和第二數/模轉換單元輸出端相連的第一和第二放大器。
比較好的是，在上述移動音頻處理器中，所述主控單元包括數位訊號處理器和動態隨機存儲器，其中，所述數位訊號處理器包括通過內部總線相連的聲音合成引擎和音效增強器，分別負責利用所述波表從MIDI數據合成相應的數位訊號和將所述數位訊號與ADPCM數據和聲音數據混合生成數字聲音信號，所述動態隨機存儲單元與所述聲音合成引擎和音效增強器相連。
比較好的是，在上述移動音頻處理器中，進一步包括鎖相環電路和時序產生器，其中，所述鎖相環電路的輸入端與外部時鐘信號相連，輸出端與所述時序產生器相連，所述時序產生器以所述鎖相環電路輸出的鎖相信號為基準產生所述移動音頻處理器的內部時序信號。
比較好的是，在上述移動音頻處理器中，進一步包括與所述數位訊號處理器相連的控制信號接口單元，其產生控制發光二極體、振動器和背光光源的信號。
比較好的是，在上述移動音頻處理器中，進一步包括第三放大器和差分放大器，其中，所述差分放大器的正相輸入端與基準電壓相連，輸出端與所述第三放大器的輸入端相連，所述第一和第二數/模轉換單元的輸出端、所述差分放大器的反相輸入端和輸出端通過外部元件相連。
本實用新型的移動音頻處理器集成了混音器、均衡器以及揚聲器和耳機放大器，非常適用於行動電話、PDA和其它可攜式產品。此外，內置與MIDI兼容的波表合成器支持MIDI播放和ADPCM播放，提高了聲音回放的效果。最後，由於內置三個FIFO存儲單元來存儲要播放的聲音數據、MIDI信息和ADPCM聲音數據，因此大幅度減少了主控單元的負荷。


圖1為按照本實用新型較佳實施例的移動音頻處理器結構示意圖。
具體實施方式
以下藉助附圖描述本實用新型的較佳實施例。
圖1所示的移動音頻處理器主要包括外部接口單元1、第一FIFO存儲單元2a、第二FIFO存儲單元2b和第三FIFO存儲單元2c、控制寄存器組3、只讀存儲單元(RMO)4、主控單元5、第一和第二數/模轉換單元6a和6b、第一放大器7a、第二放大器7b、第三放大器8a和差分放大器8b。
外部接口單元1負責管理外部CPU(未畫出)與處理器內部其它單元之間的信號傳輸。如圖1所示，其與外部CPU的相連的引腳包括ILE、WR、RD、D[7:0]、IRQ、CS，其中，引腳D[7:0]上可並行傳輸8位信號，其可在引腳ILE電平的控制下完成地址/數據分時復用，即，噹噹ILE＝『0』時，引腳D[7:0]上傳輸數據信號，當ILE＝『1』時，引腳D[7:0]上傳輸地址信號。WR為寫選通信號，RD為讀選通信號，CS為移動音頻處理器片選信號。
參見圖1，FIFO存儲單元2a～2c通過總線與外部接口單元1相連，它們在下面將要描述的控制寄存器組的控制下，分別存儲外部CPU提供的MIDI數據、ADPCM數據和聲音數據。控制寄存器組也接入總線，從而實現數據從外部接口模塊至3個FIFO存儲單元的寫入操作。
值得指出的是，FIFO存儲單元2a～2c可以是物理上獨立的存儲裝置，也可以是存儲器內不同的存儲區域，至於採用何種方式實現對本實用新型無實質性的影響。為了提高音效和音質，本實用新型的移動音頻處理器採用波表方式合成MIDI信息，為此，將波表存儲在只讀存儲單元4內。
如圖1所示，主控單元5與FIFO存儲單元2a～2c和只讀存儲單元4相連，其包括數位訊號處理器(DSP)5a和動態隨機存儲器5b，其中，數位訊號處理器5a包括通過內部總線相連的聲音合成引擎和音效增強器，分別負責利用波表從MIDI數據合成相應的數位訊號和將數位訊號與ADPCM數據和聲音數據混合生成數字聲音信號，動態隨機存儲單元5b與聲音合成引擎和音效增強器相連，存儲聲音處理過程中的各種數據。
參見圖1，第一和第二數/模轉換單元(DAC)6a和6b為16位數模轉換器，其輸入端與主控單元5的數位訊號處理器5a相連，其將數位訊號處理器5a輸出的左右聲道數字聲音信號轉換為相應的模擬信號。第一和第二放大器7a和67b的輸入端分別與第一和第二數/模轉換單元6a和6b的輸出端相連，負責放大左右聲道的模擬信號並經輸出端HPOL和HPOR向耳機提供驅動信號。
如圖1所示，差分放大器8b的正相輸入端與基準電壓VREF相連，輸出端與第三放大器8a的輸入端相連，第一和第二數/模轉換單元的輸出端EQ1、差分放大器的反相輸入端EQ2和輸出端EQ3通過外部元件相連從而實現均衡器的功能，以進行幅頻響應的校正，第三放大器8a的輸出端SPOUT1和SPOUT2可與手機揚聲器相連以提供驅動信號。
本實用新型的移動音頻處理器內建有鎖相環(PLL)電路9，其輸入端與外部時鐘信號CLK相連，輸出端與時序產生器10相連以輸出穩定的基準信號。時序產生器11以鎖相環電路9輸出的鎖相信號為基準產生內部時序信號供移動音頻處理器內部的其它單元使用。
為了減少外部器件和成本，本實用新型的移動音頻處理器還集成了發光二極體控制、振動控制和背光控制功能。如圖1所示，主控單元5的數位訊號處理器5a與發光二極體控制接口11a、振動器接口11b和背光亮度控制接口11c相連，從而分別控制發光二極體、振動器和背光光源。
為了應用於行動電話和PDA等設備，本實用新型的移動音頻處理器採用LPCC封裝。
以上藉助實例對本實用新型作了詳細描述，但是應該理解的是，上述描述僅具有示意性質，不應理解為對本實用新型範圍和精神的限定，對於本領域內的普通技術人員來說，在上述實例的基礎上，無需經過創造性的勞動即可提出各種修改或改動，因此本實用新型的範圍和精神由權利要求予以限定。
權利要求1.一種移動音頻處理器，其特徵在於，包含外部接口單元，用於接收外部CPU傳送的數據和地址信號；通過總線與所述外部接口單元相連的FIFO存儲單元，分別存儲外部CPU提供的MIDI信息、ADPCM流和聲音數據；接入所述總線的控制寄存器組，其對數據從所述外部接口單元向所述FIFO存儲單元的寫入進行控制；存儲波表的只讀存儲單元；與所述FIFO存儲單元和只讀存儲單元相連的主控單元，其利用所述波表從MIDI數據合成相應的數位訊號，並將所述數位訊號與ADPCM數據和聲音數據混合生成數字聲音信號；輸入端與所述主控單元相連的第一和第二數/模轉換單元，其將所述主控制單元輸出的左右聲道數字聲音信號轉換為相應的模擬信號；輸入端分別與所述第一和第二數/模轉換單元輸出端相連的第一和第二放大器以及輸入端同時與所述第一和第二數/模轉換單元輸出端相連的第三放大器。
2.如權利要求1所述的移動音頻處理器，其特徵在於，所述主控單元包括數位訊號處理器和動態隨機存儲器，其中，所述數位訊號處理器包括通過內部總線相連的聲音合成引擎和音效增強器，分別負責利用所述波表從MIDI數據合成相應的數位訊號和將所述數位訊號與ADPCM數據和聲音數據混合生成數字聲音信號，所述動態隨機存儲單元與所述聲音合成引擎和音效增強器相連。
3.如權利要求1或2所述的移動音頻處理器，其特徵在於，進一步包括鎖相環電路和時序產生器，其中，所述鎖相環電路的輸入端與外部時鐘信號相連，輸出端與所述時序產生器相連，所述時序產生器以所述鎖相環電路輸出的鎖相信號為基準產生所述移動音頻處理器的內部時序信號。
4.如權利要求3所述的移動音頻處理器，其特徵在於，進一步包括與所述數位訊號處理器相連的控制信號接口單元，其產生控制發光二極體、振動器和背光光源的信號。
5.如權利要求4所述的移動音頻處理器，其特徵在於，進一步包括第三放大器和差分放大器，其中，所述差分放大器的正相輸入端與基準電壓相連，輸出端與所述第三放大器的輸入端相連，所述第一和第二數/模轉換單元的輸出端、所述差分放大器的反相輸入端和輸出端通過外部元件相連。
專利摘要一種移動音頻處理器，包含外部接口單元、通過總線與所述外部接口單元相連的FIFO存儲單元、接入所述總線的控制寄存器組、存儲波表的只讀存儲單元、與所述FIFO存儲單元和只讀存儲單元相連的主控單元、與所述主控單元相連的第一和第二數/模轉換單元、與所述第一和第二數/模轉換單元輸出端相連的第一和第二放大器、第三放大器。上述移動音頻處理器集成了混音器、均衡器以及揚聲器和耳機放大器，非常適用於行動電話、PDA和其它可攜式產品。此外，內置與MIDI兼容的波表合成器提高了聲音回放的效果。最後，由於內置的FIFO存儲單元來存儲要播放的聲音數據、MIDI信息和ADPCM聲音數據，因此大幅度減少了主控單元的負荷。
文檔編號G06F3/16GK2762270SQ20042005599
公開日2006年3月1日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者沈方, 宋戈, 邁克·方 申請人:方泰有限公司