【技術實現步驟摘要】
本申請涉及一種處理器芯片中的音頻模組。
技術介紹
1、物聯網設備對音頻有著廣泛且獨特的需求。大部分物聯網設備只需要播放聲音，不需要錄音，所以不需要麥克風，也不需要用于接收音頻信號的針腳(pin)。一部分物聯網設備對音質的要求不高，只需要發聲提醒或簡單的音頻播放。一部分物聯網設備供安裝存放的空閑較小，就要求音頻模組的體積越小越好。
2、請參閱圖1，這是一種現有的包含軟件音頻模組的mcu(microcontroller，微控制器)芯片。主板30上安裝有mcu芯片20。mcu芯片20中包含軟件音頻模組10。軟件音頻模組10包括音頻解碼單元11、pcm(pulse-code?modulation，脈沖編碼調制)緩存區(buffer)12、dma(direct?memory?access，直接內存訪問)單元13、pmw(pulse-width?modulation，脈沖寬度調制，簡稱脈寬調制)單元14。在主板30上還設有濾波電路31、功率放大器32、喇叭33。音頻應用(audio?app)通過api(application?programming?interface，應用程序接口)接口把要播放的音頻數據——例如mp3、amr數據等——發送給軟件音頻模組20。音頻解碼單元11將音頻數據解碼，得到pcm數據，放到pcm緩存區12中。dma單元13將pcm緩存區12中的pcm數據搬運到pwm單元14。所述pwm單元14是一個硬件的ip(intellectual?property，知識產權)核，也就是一個硬件的集成電路模塊，把pcm信
3、圖1中所示的mcu內部需要設置一個pwm?ip核，這使得“軟件音頻模組10”的名稱有點名不副實，對于已經量產的不包含pwm?ip核的mcu就無法使用該方案。此外，音頻輸出需要的pwm信號不是那種簡單的控制用途的pwm信號——控制用途的pwm信號是固定占空比——音頻輸出需要的pwm信號是不斷實時變化占空比的pwm信號，所以一般簡單的pwm?ip核并不支持，需要前向電路支持pcm信號轉pwm信號的編碼并且需要持續不斷地更改pwm信號輸出的配置數據。
技術實現思路
1、本申請所要解決的技術問題是如何省略mcu芯片中的pwm?ip核，在mcu芯片中設計一種純軟件實現的音頻模組。
2、為解決上述技術問題，本申請提出了一種軟件模擬pwm的音頻模組，微控制器mcu芯片中包含軟件音頻模組；所述軟件音頻模組中包括音頻解碼單元、脈沖編碼調制pcm緩存區、脈寬調制pmw編碼單元、直接內存訪問dma單元、pcm或i2s接口；在主板上設有濾波電路、功率放大器、喇叭。所述音頻解碼單元將音頻數據解碼得到pcm數據，放到pcm緩存區中。pmw編碼單元是一個軟件模塊，用軟件方式把pcm數據編碼成pwm碼流數據。dma單元將pmw編碼單元輸出的pwm碼流數據搬運到pcm或i2s接口。pcm或i2s接口對外輸出表征pwm信號占空比信息的pcm信號——即pwm信號。濾波電路將pwm信號濾波成模擬信號提供給功率放大器。功率放大器輸入的一端是所述模擬信號，輸入的另一端接地，功率放大器根據所述模擬信號驅動喇叭發出聲音。
3、進一步地，所述pcm或i2s接口至少包括比特時鐘針腳、幀時鐘針腳、發送數據針腳；所述pcm或i2s接口僅使用發送數據針腳對外輸出pwm信號。
4、進一步地，假設pcm信號每幀發送32比特的數據，用32比特的pcm信號表示總共33種不同占空比的pwm信號。
5、進一步地，部分或全部的pcm信號在確保高電平占空比相同的前提下改為把高電平分布得更均勻。
6、進一步地，如果把pcm數據編碼成64比特的pwm數據，就得到了精度細分為65種占空比的pwm驅動波形。
7、進一步地，在主板上還設有第二濾波電路，第二濾波電路與濾波電路的結構相同；所述pcm或i2s接口通過發送數據針腳對外輸出pwm信號，還通過比特時鐘針腳對外輸出比特時鐘信號；所述pwm信號通過濾波電路后接入功率放大器的一個輸入端，所述比特時鐘信號經過第二濾波電路后接入功率放大器的另一個輸入端，功率放大器將兩個輸入端所接收信號做差分后驅動喇叭發出聲音。
8、進一步地，所述pcm或i2s接口的發送數據針腳輸出的是pwm信號+噪聲信號，經過濾波電路后得到的模擬信號是音頻信號+噪聲；所述pcm或i2s接口的發送數據針腳輸出的是比特時鐘信號+噪聲信號，經過第二濾波電路后得到的模擬信號是零+噪聲；兩路模擬信號做差分后，去除了噪聲。
9、本申請取得的技術效果是使用純軟件方案在mcu芯片中實現pwm信號的音頻輸出，可用于對現有mcu芯片進行改造，并附有減少電源噪聲的附加方案。
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1.一種軟件模擬PWM的音頻模組，其特征是，微控制器MCU芯片中包含軟件音頻模組；所述軟件音頻模組中包括音頻解碼單元、脈沖編碼調制PCM緩存區、脈寬調制PMW編碼單元、直接內存訪問DMA單元、PCM或I2S接口；在主板上設有濾波電路、功率放大器、喇叭；
2.根據權利要求1所述的軟件模擬PWM的音頻模組，其特征是，所述PCM或I2S接口至少包括比特時鐘針腳、幀時鐘針腳、發送數據針腳；所述PCM或I2S接口僅使用發送數據針腳對外輸出PWM信號。
3.根據權利要求1所述的軟件模擬PWM的音頻模組，其特征是，假設PCM信號每幀發送32比特的數據，用32比特的PCM信號表示總共33種不同占空比的PWM信號。
4.根據權利要求3所述的軟件模擬PWM的音頻模組，其特征是，部分或全部的PCM信號在確保高電平占空比相同的前提下改為把高電平分布得更均勻。
5.根據權利要求1所述的軟件模擬PWM的音頻模組，其特征是，如果把PCM數據編碼成64比特的PWM數據，就得到了精度細分為65種占空比的PWM驅動波形。
6.根據權利要求1所述的軟件模擬P
7.根據權利要求6所述的軟件模擬PWM的音頻模組，其特征是，所述PCM或I2S接口的發送數據針腳輸出的是PWM信號+噪聲信號，經過濾波電路后得到的模擬信號是音頻信號+噪聲；所述PCM或I2S接口的發送數據針腳輸出的是比特時鐘信號+噪聲信號，經過第二濾波電路后得到的模擬信號是零+噪聲；兩路模擬信號做差分后，去除了噪聲。
...【技術特征摘要】
1.一種軟件模擬pwm的音頻模組，其特征是，微控制器mcu芯片中包含軟件音頻模組；所述軟件音頻模組中包括音頻解碼單元、脈沖編碼調制pcm緩存區、脈寬調制pmw編碼單元、直接內存訪問dma單元、pcm或i2s接口；在主板上設有濾波電路、功率放大器、喇叭；
2.根據權利要求1所述的軟件模擬pwm的音頻模組，其特征是，所述pcm或i2s接口至少包括比特時鐘針腳、幀時鐘針腳、發送數據針腳；所述pcm或i2s接口僅使用發送數據針腳對外輸出pwm信號。
3.根據權利要求1所述的軟件模擬pwm的音頻模組，其特征是，假設pcm信號每幀發送32比特的數據，用32比特的pcm信號表示總共33種不同占空比的pwm信號。
4.根據權利要求3所述的軟件模擬pwm的音頻模組，其特征是，部分或全部的pcm信號在確保高電平占空比相同的前提下改為把高電平分布得更均勻。
5.根據權利要求1所述的軟件模擬pwm的音頻模組，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李小兵，王建偉，劉超，鄒小強，黃一火，陳明偉，
申請(專利權)人：翱捷科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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