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和弦芯片C520的結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用

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作者:杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃睿 時(shí)間:2007-01-26 來(lái)源:《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》 收藏

1 和弦鈴聲概述

和弦原來(lái)是樂(lè)理上的一個(gè)概念,指的是按照三度關(guān)系疊置起來(lái)的三個(gè)或三個(gè)以上的音的結(jié)合;而在音頻器材的工作設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,和弦指的是多個(gè)音源同時(shí)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(rùn),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(lè)是通過(guò)內(nèi)置高集成度的和弦芯片播放midi音樂(lè)文件里實(shí)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(gè)頻率的單音組成復(fù)合音來(lái)模擬各種樂(lè)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(lè)器的音樂(lè)錄制下來(lái)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(kāi)銷,更容易集成到移動(dòng)設(shè)備上。

目前手機(jī)市場(chǎng)有多種和弦控制芯片,使用較多的有日本的yamaha,我國(guó)臺(tái)灣的華邦和旺宏、大陸的中星微和智多微。各個(gè)公司的和弦芯片都有自己的特點(diǎn),其中智多微的c520能夠支持民族樂(lè)器播放、所以選用c520作和弦音樂(lè)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(lè)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(guó)民樂(lè),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(diǎn)

相對(duì)于市場(chǎng)上的其他手機(jī)和弦芯片,c520具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1)能夠通過(guò)片上的音樂(lè)合成器對(duì)輸入midi信號(hào)合成,或者通過(guò)adpcm解調(diào)器對(duì)輸入的adpcm信號(hào)解調(diào),然后通過(guò)內(nèi)部的dac輸出波形。

2)集成了高質(zhì)量的midm gm音色庫(kù),容量高達(dá)3mb;提供gm音色庫(kù)之外的民族樂(lè)器音色庫(kù),支持二胡、古箏、琵琶等20多種民族樂(lè)器,支持多音色和復(fù)音--最多同時(shí)支持16個(gè)音色和64復(fù)音。

3)具有多個(gè)功能端口,可支持手機(jī)振動(dòng)驅(qū)動(dòng)及l(fā)cd背光驅(qū)動(dòng),可用于播放音樂(lè)同步的pwm來(lái)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,接收兼容通用串行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50μa。

2.2 功能單元

整個(gè)芯片由iou(i/o接口單元)、sg(音樂(lè)合成器)、adec(adpcm解調(diào)器)、tg(時(shí)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(lè)的midi數(shù)據(jù)以及外部cpu對(duì)芯片的控制命令也是通過(guò)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(lè),adec接收經(jīng)過(guò)壓縮的pcm數(shù)據(jù),根據(jù)相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行解碼,將解碼后的16位pcm碼輸出至sg的dsp單元,tg對(duì)輸入時(shí)鐘倍頻以及產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘,analog包括一個(gè)dac和對(duì)dac的輸出信號(hào)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。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/21206.htm

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(kāi)發(fā)的,內(nèi)核為arm7tdmi,支持高代碼密度的thumb指令集,適用于對(duì)價(jià)格及功耗敏感的應(yīng)用場(chǎng)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(jì)中采用并行接口,芯片應(yīng)用電路如圖2所示。

在這個(gè)電路中,c520的cs_n用s3c4510b的i/o p0進(jìn)行控制。其實(shí)如果在片選信號(hào)線夠用的情況下,可選擇中s3c4510b中rom/sram/flash片選信號(hào)nrcs[5:0]中的任何一根信號(hào)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(hào)與s3c4510b的復(fù)位線nreset相連,這樣s3c4510b與c520將在上電時(shí)同時(shí)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(qǐng)求信號(hào)腳xintreq[0]。

3.2 芯片初始化

c520的初始化工作非常簡(jiǎn)單,包括:

1)根據(jù)外部時(shí)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(shí)鐘頻率fsys=fclock·(dn+1)/(dm+1)。其中dm為寄存器clock[4:0],dn為寄存器master clock tuning[5:0],fclock是外部輸入時(shí)鐘,內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘頻率fsys必須定在48mhz-50mhz之間。

2)打開(kāi)模擬模塊,向寄存器analog power down(read:66h/write:67h)的bit3寫0。

3)設(shè)置analog select,根據(jù)寄存器analog select(read:60h/write:
61h)選擇模擬功能。

3.3 播放midi音樂(lè)文件

c520可以播放midi format0和mmd格式的midi文件。

midi format 0文件開(kāi)頭4字節(jié)數(shù)據(jù)ascⅱ值為"mthd",mmd文件開(kāi)頭4字節(jié)數(shù)據(jù)ascⅱ值為"mmhd"。arm發(fā)送這兩種格式的midi數(shù)據(jù)過(guò)程不同,在發(fā)送前根據(jù)文件開(kāi)頭4字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分。

發(fā)送midi format 0格式的midi文件,文件中的所有數(shù)據(jù)都要發(fā)送。

mmd格式的文件,可分為四塊,每塊的開(kāi)頭都有8字節(jié)的頭數(shù)據(jù)部分,第1塊頭數(shù)據(jù)部分前4字節(jié)的ascⅱ碼值是"mmhd",第2塊頭數(shù)據(jù)部分前4字節(jié)的ascⅱ碼值是"mmly",第3塊頭數(shù)據(jù)部分前4字節(jié)的ascⅱ碼值是"mmdd"。第4塊頭數(shù)據(jù)部分前4字節(jié)的ascⅱ碼值是"mmex",每一塊頭數(shù)據(jù)的第5、6、7、8字節(jié)是這塊數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(不包括頭數(shù)據(jù)),第5字節(jié)是低字節(jié)位,第8字節(jié)是高字節(jié)位,這4個(gè)字節(jié)組成的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)加上頭數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8,就是這塊數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度,mmdd塊數(shù)據(jù)的頭數(shù)據(jù)后面就是經(jīng)過(guò)壓縮的midi數(shù)據(jù),mmly塊數(shù)據(jù)是用于卡拉ok的專用數(shù)據(jù),播放midi時(shí)無(wú)須發(fā)送該塊:mmex為擴(kuò)展塊。

向c520發(fā)送mmd格式的midi數(shù)據(jù)時(shí),先發(fā)送mmhd塊,接著發(fā)送mmdd塊的midi數(shù)據(jù)部分(即該塊中除塊名及塊長(zhǎng)度的部分),而mmly塊不用發(fā)送。
圖3為播放midi文件流程。

結(jié)語(yǔ)

本文介紹了智多微公司的手機(jī)和弦芯片c520,給出了其原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,采用三星的risc芯片s3c4510b做控制器,實(shí)現(xiàn)了和弦音樂(lè)的播放。文中給出了詳細(xì)的電路原理圖和播放midi音樂(lè)文件的流程,可以作為和弦芯片在移動(dòng)產(chǎn)品上的應(yīng)用參考。



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