專利名稱：用于游戲控制器的數字音頻播放器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation自適應差值脈沖編碼調制)數字音頻播放器，特別是涉及一 種用于游戲控制器數字音頻輸出的播放器。
背景技術：
ADPCM是一種針對16比特(或者更高)聲音波形數據的有損壓縮算 法，它將聲音流中每次采樣的16比特(bit)數據以4比特存儲。由于 ADPCM編碼技術具有壓縮比高、失真較小和算法較簡單的特點，因此被越 來越多地應用到包括計算機軟件、數字音頻輸出中。
現有的ADPCM解碼方案多為微控制器+解碼器+功率放大器的結構，微 控制器通過I2S總線將數據傳送到解碼器，解碼器進行數-模轉換后通過 功率放大器輸出音頻。I2S (Inter-IC Sound Bus)總線是飛利浦公司為 數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而制定的一種總線標準，一般高端微控 制器內部均集成fs接口。
上述方案顯然適用于帶有I2S總線，并需立體聲輸出的高端產品。對 于聲音要求不高的單聲道、低采樣頻率音頻輸出的低端產品來說成本太 高，而且使用不夠靈活。
另外，現有的ADPCM解碼芯片由于受到其內部儲存器容量的限制，多
采用實時數據傳送并輸出，對總線的使用率不高，并且在總線負擔過重時，可能會產生數據傳送阻塞，影響音頻輸出的效果。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用于游戲控制器的數字音頻播
放器，成本低、功耗小，適用于單聲道、低采樣頻率的ADPCM音頻應用。
為解決上述技術問題，本發明的用于游戲控制器的數字音頻播放器， 包括一微處理器，與其連接的一功率放大器；
所述微處理器具有I2C接口，通過I2C總線接收4比特ADPCM音頻數 據和控制信息，并對4比特ADPCM音頻數據進行解碼，還原成16比特的 脈碼調制錄音，再進行數模轉換后，將模擬音頻信號輸送給功率放大器， 所述功率放大器對模擬音頻信號放大后輸出。
采用本發明的數字音頻播放器，由于去掉了由硬件實現的解碼器，結 構更加簡單，簡化了現有ADPCM解碼方案的結構，降低了制作成本和功耗， 非常適合于單聲道、低采樣頻率的ADPCM音頻輸出應用場合。
而且由于本發明僅由微處理器和功率放大器組成，微處理器的通訊 接口為I2C總線接口，較I2S總線接口更為通用。
另外，本發明還可在微控制器內增設一個FLASH預存模塊，用于在 I2C總線空閑時，將數據存放于FLASH預存模塊，避免在I2C總線繁忙時 傳送大流量的數據，增加總線的負擔；因此對通訊總線的使用更為合理。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明
圖l是本發明的原理框圖。
具體實施方式
參見圖l所示，本發明由一個微控制器和一個功率放大器組成。由微 控制器端的12C接口接收數據和控制信息，并在微控制器內部對接收的數 據和控制信息進行解碼處理和數模轉換后，將模擬音頻信號輸送給功率放
大器，經功率放大器放大后輸出。本發明采用的lt (Inter—Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用于連接微 控制器及其外圍設備。i2c總線最主要的優點是其具有簡單性和有效性。 由于12C接口直接集成在微控制器上，因此I2C總線占用的空間非常小， 減少了電路板的空間和芯片管腳的數量，降低了互聯成本。現有微控制器 及其外圍設備之間大多使用It總線，因此本發明的實施應該非常方便。
所述微控制器還具有一 FLASH存儲器，用于數據預存。在lt總線不 繁忙的情況下，將音頻數據預存在FLASH存儲器中，當需要將這段數據進 行音頻輸出時，只需通過I2C總線向微控制器傳送相應的控制位，微控制 器根據該控制位將這段音頻數據激活，這樣可以使整個數據總線具有更高 的使用效率。所述控制位包括FLASH區識別位和播放控制位，FLAH區識 別位用于確定從哪個FLASH區域讀出ADPCM數據。
所述微處理器將I2C總線傳送過來的4比特ADPCM音頻數據進行解碼 后，還原成16比特的PCM (Pulse Code Modulation 脈碼調制錄音)。 所謂PCM錄音就是將聲音等模擬信號變成符號化的脈沖列，再予以記錄。 PCM信號是由[l]、 [O]等符號構成的數字信號；與模擬信號比，它不易受 傳送系統的雜波及失真的影響；動態范圍寬，可得到音質相當好的影響效 果。
所述微處理器向功率放大器輸送音頻信號主要有三種模式FIFO(First In First Out先進先出)模式、靜態FLASH模式和動態FLASH 模式。
FIFO模式下，微控制器通過I2C總線實時接收ADPCM音頻數據，然后 進行解碼后，輸出音頻信號。這種模式適合于所有音樂信號的傳送，是一 種通用的方案。具體實施過程如下
第一步微控制器查詢內部I2C通訊地址表上的初始化標志位，該通 訊地址表被映射到I2C總線上，如果査詢到該初始化標志位已被I2C總線 上的主機置位(本發明的微控制器為I2C總線上的從機，由I2C總線上的 主機進行控制)，則進行初始化設置。如果未置位，則重新第一步操作。
第二步微控制器査詢內部I2C通訊地址表上的ADPCM—START (ADPCM 播放請求位)位，如果其己被I2C總線上的主機置位，則微控制器通過I2C 總線接收接收ADPCM數據存放在微控制器的FIFO緩存中，并按照FIFO 順序對數據進行解碼后，輸出音頻信號。如果ADPCM—START位被I2C總線 上的主機清零，則停止解碼，單個音頻輸出完成。
靜態FLASH模式下，微控制器通過I2C總線接收控制標志位(控制標 志位由I2C總線上的主機發送)，根據標志位從相應的FLASH中讀出已存 ADPCM音頻數據(該數據在燒錄程序時已經固化，不會改變)，解碼后輸 出音頻信號。該模式主要是將預存于FLASH菜單中的音頻數據解碼后進行 輸出。
具體實施過程如下
第一步:微控制器查詢內部12(:通訊地址表上相應的音頻播放標志位， 如果其已被12(:總線上的主機置位，則進行初始化設置(包括指針設置、數據連接等)。如果未置位，則重新第一步操作。
第二步根據指針從FLASH中按照順序讀出數據，進行解碼后輸出音 頻信號。
第三步所有數據解碼完成，微控制器清除相應的音頻播放標志位。
動態FLASH模式下，由兩個獨立的過程組成寫入過程和放音過程。 寫入過程是首先向微控制器傳送一個音樂全部的ADPCM音頻數據，傳送 完成后，微控制器將收到的ADPCM音頻數據從RAM區拷貝到FLASH區，寫 入完畢。放音過程發送控制標志位至微控制器(標志位由12〔總線上的 主機發送)，微控制器根據控制標志位從相應的FLASH中讀出已寫入的 ADPCM音頻數據(由寫入過程寫入的數據)，解碼后輸出音頻信號。該模 式適用于限制長度的音樂文件的頻繁輸出。
在微控制器內部設有FLASH使用情況表，該表由兩個鏈表組成。第一 鏈表由已使用的FLASH塊的頭地址連接而成，用于對已使用的FLASH塊進 行査找、添加、刪除等操作；第二鏈表2由未使用的FLASH塊的頭地址連 接而成，用于對未使用的FLASH塊進行査找、添加、刪除等操作。
具體實施過程如下。
寫入過程
第一步微控制器査詢內部I2C通訊地址表上的初始化標志位，如果 其己被I2C總線上的主機置位，則進行初始化設置(包括指針設置、FLASH 檫除、鏈表重建等)。 第二步微控制器通過I2C總線接收ADPCM音頻數據，并將數據存放 于微控制器自帶的一個RAM緩存池中。第三步微控制器査詢所述12(:通訊地址表上的寫入標志位，如果其 己被i2c總線上的主機置位，則微控制器從第二鏈表中按照鏈表的排列順 序找到第一塊大小適合的未使用的FLASH塊，把該FLASH塊從第二鏈表中 刪除，添加到第一鏈表中，然后把ADPCM音頻數據從RAM區拷貝到FLASH 區，供聲音播放調用。
第四步循環執行第二、三步，直到所有音樂文件都拷貝到FLASH 區，音樂文件數量根據每個游戲的音樂數量決定，由12(:總線上的主機確 定。
播放過程
第一步:微控制器査詢內部12(:通訊地址表上相應的音頻播放標志位，
如果其已被I2C總線上的主機置位，則進行初始化設置(包括指針設置、
數據連接等)。
第二步根據指針從FLASH按照順序讀出數據，進行解碼后輸出音頻 信號。
第三步所有數據解碼完成，微控制器清除相應的音頻播放標志位。
權利要求
1、一種用于游戲控制器的數字音頻播放器，包括一微處理器，與其連接的一功率放大器；其特征在于所述微處理器具有I2C接口，通過I2C總線接收4比特ADPCM音頻數據和控制信息，并對4比特ADPCM音頻數據進行解碼，還原成16比特的脈碼調制錄音，再進行數模轉換后，將模擬音頻信號輸送給功率放大器，所述功率放大器對模擬音頻信號放大后輸出。
2、 如權利要求1所述的用于游戲控制器的數字音頻播放器，其特征 在于所述微控制器還具有一 FLASH存儲器，用于數據預存；當需要將這 段數據進行音頻輸出時，微控制器根據接收到的控制位，激活這段音頻數 據。
3、 如權利要求1所述的用于游戲控制器的數字音頻播放器，其特征在于所述微處理器向功率放大器輸送音頻信號具有三種模式FIFO模式、靜態FLASH模式和動態FLASH模式。
4、 如權利要求3所述的用于游戲控制器的數字音頻播放器，其特征 在于所述FIFO模式下，微控制器通過I2C總線實時接收ADPCM音頻數 據，然后進行解碼后，輸出音頻信號；具體實施過程如下控制器査詢內部12(:通訊地址表上的初始化標志位，該通訊地址表被 映射到I2C總線上，如果査詢到該初始化標志位已被I2C總線上的主機置 位，則進行初始化設置；微控制器查詢內部I2C通訊地址表上的ADPCM—START位，如果其已被 I2C總線上的主機置位，則微控制器通過I2C總線接收ADPCM數據存放在微控制器的FIFO緩存中，并按照FIFO順序對數據進行解碼后，輸出音頻 信號；如果ADPCM—START位被12(:總線上的主機清零，則停止解碼，單個 音頻輸出完成。
5、 如權利要求3所述的用于游戲控制器的數字音頻播放器，其特征 在于所述靜態FLASH模式下，微控制器通過I2C總線接收控制標志位， 根據標志位從相應的FLASH中讀出已存ADPCM音頻數據，解碼后輸出音頻 信號。
6、 如權利要求3或5所述的用于游戲控制器的數字音頻播放器，其 特征在于所述靜態FLASH模式的具體實施過程如下微控制器查詢內部12<:通訊地址表上相應的音頻播放標志位，如果其 已被I2C總線上的主機置位，則進行初始化設置，包括指針設置、數據連 接；根據指針從FLASH中按照順序讀出數據，進行解碼后輸出音頻信號； 所有數據解碼完成后，微控制器清除相應的音頻播放標志位。
7、 如權利要求3所述的用于游戲控制器的數字音頻播放器，其特征在于:所述動態FLASH模式由兩個獨立的過程組成:寫入過程和放音過程；寫入過程是首先向微控制器傳送一個音樂全部的ADPCM音頻數據，傳送 完成后，微控制器將收到的ADPCM音頻數據從RAM區拷貝到FLASH區，寫 入完畢；放音過程發送控制標志位至微控制器，微控制器根據控制標志 位從相應的FLASH中讀出已寫入的ADPCM音頻數據，解碼后輸出音頻信號。
8、 如權利要求3或7所述的用于游戲控制器的數字音頻播放器，其 特征在于所述微控制器內部設有FLASH使用情況表，該表由兩個鏈表組成；第一鏈表由已使用的FLASH塊的頭地址連接而成，用于對已使用的 FLASH塊進行查找、添加、刪除操作；第二鏈表2由未使用的FLASH塊的 頭地址連接而成，用于對未使用的FLASH塊進行査找、添加、刪除操作；具體實施過程如下寫入過程，微控制器查詢內部12(:通訊地址表上的初始化標志位，如果其已被I2C 總線上的主機置位，則進行初始化設置，包括指針設置、FLASH檫除、鏈 表重建；微控制器通過I2C總線接收ADPCM音頻數據，并將數據存放于一個RAM 緩存池中；微控制器査詢所述i2c通訊地址表上的寫入標志位，如果其已被I2C 總線上的主機置位，則微控制器從第二鏈表中按照鏈表的排列順序找到第 一塊大小適合的未使用的FLASH塊，把該FLASH塊從第二鏈表中刪除，添 加到第一鏈表中，然后把ADPCM音頻數據從RAM區拷貝到FLASH區，供聲 音播放調用；循環執行上述過程，直到所有音樂文件都拷貝到FLASH區； 播放過程微控制器査詢內部12C通訊地址表上相應的音頻播放標志位，如果其 被I2C總線上的主機置位，則進行初始化設置，包括指針設置、數據連接； 根據指針從FLASH按照順序讀出數據，進行解碼后輸出音頻信號； 所有數據解碼完成，微控制器清除相應的音頻播放標志位。
全文摘要
本發明公開了一種用于游戲控制器的數字音頻播放器，包括一微處理器，與其連接的一功率放大器；所述微處理器具有I<sup>2</sup>C接口，通過I<sup>2</sup>C總線接收4比特ADPCM音頻數據和控制信息，并對4比特ADPCM音頻數據進行解碼，還原成16比特的脈碼調制錄音，再進行數模轉換后，將模擬音頻信號輸送給功率放大器，所述功率放大器對模擬音頻信號放大后輸出。本發明成本低、功耗小，適用于單聲道、低采樣頻率的ADPCM音頻應用。
文檔編號G11C7/16GK101620881SQ20081004357
公開日2010年1月6日 申請日期2008年6月30日 優先權日2008年6月30日
發明者鄭文灝 申請人:鼎億數碼科技(上海)有限公司;鼎億公司