和弦芯片C520的結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用
1 和弦鈴聲概述
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/12927.htm和弦原來是樂理上的一個概念,指的是按照三度關(guān)系疊置起來的三個或三個以上的音的結(jié)合;而在音頻器材的工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中,和弦指的是多個音源同時發(fā)音,也叫復(fù)音、多音(polyphony)。和弦鈴聲在手機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用,它的音色飽滿圓潤,立體感強(qiáng),已經(jīng)全面取代了以往的單音鈴聲。目前和弦鈴聲文件格式有多種,如MIDI、MMF、AMR、MP3、IMY等,其中MIDI是目前支持度最高的鈴音文件格式,它的文件占用空間小,表現(xiàn)力強(qiáng),幾乎已經(jīng)成為目前和弦鈴聲手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。
手機(jī)中的MIDI和弦音樂是通過內(nèi)置高集成度的和弦芯片播放MIDI音樂文件來實現(xiàn)的。和弦芯片使用的聲音合成和音色調(diào)用方式?jīng)Q定了鈴聲的播放效果。早期的FM(Frequency Modulation)合成法將多個頻率的單音組成復(fù)合音來模擬各種樂器的聲音,產(chǎn)生的聲音音色少、音質(zhì)差。另一種是波形表(wavetable)合成法。這種方法是先把各種真正樂器的音樂錄制下來再進(jìn)行合成處理,音色好,音域廣。根據(jù)波表產(chǎn)生方式的不同分為軟件和弦和硬件和弦兩種。軟件和弦比硬件和弦節(jié)省系統(tǒng)開銷,更容易集成到移動設(shè)備上。
目前手機(jī)市場有多種和弦控制芯片,使用較多的有日本的Yamaha,我國臺灣的華邦和旺宏、大陸的中星微和智多微。各個公司的和弦芯片都有自己的特點,其中智多微的C520能夠支持民族樂器播放,所以選用C520作和弦音樂控制。
2 C520和弦芯片
C520是上海智多微電子有限公司的一款和弦芯片,專門用于為手機(jī)提供清脆逼真的音樂鈴聲和豐富游戲音效。該芯片集成了64和弦、16音色波表和21首中國民樂,具有3D立體聲環(huán)繞增效的MIDI合成器、MIDI GM預(yù)置ROM、16位高性能音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器和2/4位ADPCM解碼器等功能。
2.1 芯片特點
相對于市場上的其他手機(jī)和弦芯片,C520具有以下幾個特點:
① 能夠通過片上的音樂合成器對輸入MIDI信號合成,或者通過ADPCM解調(diào)器對輸入的ADPCM信號解調(diào),然后通過內(nèi)置的DAC輸出波形。
② 集成了高質(zhì)量的MIDI GM音色庫,容量高達(dá)3 Mb;提供GM音色庫之外的民族樂器音色庫,支持二胡、古箏、琵琶等20多種民族樂器;支持多音色和復(fù)音——最多同時支持16個音色和64復(fù)音。
③ 具有多個功能端口,可支持手機(jī)振動驅(qū)動及LCD背光驅(qū)動,可用于播放音樂同步的PWM來控制七彩燈。
④ 與主控端的接口可以是并行接口或者串行接口;允許芯片工作于DAC輸入模式,接受兼容通用串行DAC數(shù)據(jù)格式的輸入數(shù)據(jù);片內(nèi)集成不同輸入數(shù)據(jù)的FIFO;待機(jī)模式下典型工作電流小于50 μA。
2.2 功能單元
整個芯片由IOU(I/O接口單元)、 SG(音樂合成器)、ADEC(ADPCM解調(diào)器)、TG(時鐘模塊)和ANALOG(邏輯)模塊組成。
IOU完成與外部CPU的接口,控制內(nèi)部的FIFO以及芯片其他功能接口;形成音樂的MIDI數(shù)據(jù)以及外部CPU對芯片的控制命令也是通過IOU中的寄存器送出。SG模塊從IOU的FIFO中取的MIDI數(shù)據(jù),采用波表合成的方式合成音樂。ADEC接收經(jīng)過壓縮的PCM數(shù)據(jù),根據(jù)相應(yīng)的控制信號進(jìn)行解碼,將解碼后的16位PCM碼輸出至SG的DSP單元。TG對輸入時鐘倍頻以及產(chǎn)生內(nèi)部時鐘。ANALOG包括一個DAC和對DAC的輸出信號進(jìn)行低通濾波以及功率放大的AMP。C520芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 C520內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 |
3 應(yīng)用
3.1 典型電路
控制CPU選用三星公司的32位RISC芯片S3C4510B。該芯片是專為嵌入式以太網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的,內(nèi)核為ARM7TDMI,支持高代碼密度的THUMB指令集,適用于對價格及功耗敏感的應(yīng)用場合。
C520與S3C4510B可以是并行接口或者串行接口,但是并行接口比串行接口數(shù)據(jù)傳輸速度快,因此在本設(shè)計中采用并行接口。芯片應(yīng)用電路如圖2所示。
圖2典型應(yīng)用電路 |
在這個電路中,C520的CS_N用S3C4510B的I/O P0進(jìn)行控制。其實如果在片選信號線夠用的情況下,可選擇S3C4510B中ROM/SRAM/Flash片選信號 Nrcs[5∶0]中的任何一根信號線,這樣可以節(jié)省1根GPIO;同理,如果不想再控制C520復(fù)位,可以將其復(fù)位信號與S3C4510B的復(fù)位線nRESET相連,這樣S3C4510B與C520將在上電時同時復(fù)位;C520 PD腳是低功耗狀態(tài)控制引腳,“1”為正常工作狀態(tài),“0”為進(jìn)入低功耗狀態(tài);C520 IRQ腳為中斷輸出腳,其可連接S3C4510B的外部中斷請求信號腳XINTREQ[0]。
3.2 芯片初始化
C520的初始化工作非常簡單,包括:
① 根據(jù)外部時鐘設(shè)置PLL分頻比。PLL分頻比由寄存器CLOCK(read:10h/write:11h)和寄存器Master Clock(read:18h/write:19h)共同決定。內(nèi)部時鐘頻率fsys=fclock
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