專利名稱：用于歌廳機(jī)器和mp3的中央處理單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于歌廳機(jī)器(即，卡拉OK系統(tǒng))和MP3的中央處理單元(CPU)，更具體地涉及這樣一種用于卡拉OK系統(tǒng)和MP3播放器的CPU，其通過將各種存儲(chǔ)單元集成地構(gòu)建在用于執(zhí)行控制命令和產(chǎn)生控制信號(hào)的DSP和RISC處理器中而使得可以減小MP3和卡拉OK系統(tǒng)的尺寸、并使得MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)緊湊和便于攜帶。
背景技術(shù)：
MP3播放器和歌廳機(jī)器(即，卡拉OK系統(tǒng))作為各種娛樂設(shè)備可以不受時(shí)間和空間限制地提供用戶所請(qǐng)求的伴奏和歌詞。這些MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)急劇地增加。
在用于常規(guī)MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)的聲音模塊5中，串行MIDI數(shù)據(jù)6從主系統(tǒng)的控制單元11輸出，然后被提供到專用聲音ASIC 17的內(nèi)部串行輸入端子7。但是，為了對(duì)專用聲音ASIC 17和樂器數(shù)據(jù)ROM 16中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮，應(yīng)該使用單獨(dú)的SDRAM 18，從而增加了MP 3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的成本，并且不能對(duì)存儲(chǔ)在ROM 16中的樂器數(shù)據(jù)進(jìn)行升級(jí)。
如圖1所示的卡拉OK系統(tǒng)簡(jiǎn)要地包括用于輸入/輸出控制命令和數(shù)據(jù)的主設(shè)備10；電連接到主設(shè)備10上用于顯示圖像信息和文字(word)信息的顯示設(shè)備20；用于接收用戶的聲音的麥克風(fēng)30；和用于輸出通過麥克風(fēng)30輸入的聲音和從主設(shè)備10提供的音樂的揚(yáng)聲器40。
如圖2所示，主設(shè)備10具有用于處理各種控制命令的控制器11。控制器11設(shè)置有用于電連接到外部設(shè)備(如麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、顯示設(shè)備及其他設(shè)備)的輸入/輸出端子單元。另外，控制器11還連接到用于向控制器11輸入各種控制命令的操作(manipulation)單元12。
控制器11連接到用于存儲(chǔ)待輸出到顯示設(shè)備20的圖像的圖像存儲(chǔ)單元13；和用于存儲(chǔ)待輸出到顯示設(shè)備20的文字的文字存儲(chǔ)單元14。存儲(chǔ)有待通過揚(yáng)聲器40輸出的音樂的專用聲音ASIC 17連接到SDRAM18和編解碼器19，以對(duì)存儲(chǔ)在ROM 16中的樂器數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮。
如果在主設(shè)備10通過設(shè)置在其中的輸入/輸出端子單元而連接到麥克風(fēng)30、顯示設(shè)備20和揚(yáng)聲器40的狀態(tài)下，用戶通過操作單元12選擇了他/她希望的歌曲的編號(hào)，則通過顯示設(shè)備20和揚(yáng)聲器40來輸出圖像存儲(chǔ)單元13、文字存儲(chǔ)單元14和音樂存儲(chǔ)單元15中存儲(chǔ)的信息。
在該情況下，用戶的聲音被輸入麥克風(fēng)30，然后通過揚(yáng)聲器40輸出，從而該用戶可以聽到通過麥克風(fēng)40輸出的音樂和聲音。
但是，如上所述的用于卡拉OK系統(tǒng)的主設(shè)備10應(yīng)該另外設(shè)置圖像存儲(chǔ)單元13、文字存儲(chǔ)單元14和音樂存儲(chǔ)單元15，且控制器11應(yīng)該包括用于系統(tǒng)OS的ROM 9和用于系統(tǒng)的SDRAM 8。另外，不能升級(jí)圖像存儲(chǔ)單元13和音樂存儲(chǔ)單元15，并且由于圖像存儲(chǔ)單元13和音樂存儲(chǔ)單元15電連接到控制器11因而增大了主設(shè)備10的尺寸。
由于主設(shè)備10的尺寸增大，所以對(duì)于用戶來說，搬運(yùn)、攜帶和安裝卡拉OK系統(tǒng)是不方便的。
具體來說，由于與各歌曲相對(duì)應(yīng)的音樂(即，由各種樂器產(chǎn)生的音樂)通常存儲(chǔ)在音樂存儲(chǔ)單元15中，增大了音樂存儲(chǔ)單元15的尺寸，所以為了存儲(chǔ)大量的曲調(diào)，就需要大容量的音樂存儲(chǔ)單元15。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提出本發(fā)明來解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，因此本發(fā)明的目的是提供一種用于MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的中央處理單元(CPU)，該CPU可以通過利用內(nèi)置在該CPU中的DSP和RISC處理器實(shí)時(shí)地對(duì)存儲(chǔ)在輔助存儲(chǔ)設(shè)備中的MIDI文件、背景圖像、字幕和字體數(shù)據(jù)進(jìn)行合成而輸出用戶所希望的歌曲的伴奏、背景圖像、字幕和MP3音樂。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的CPU，該CPU可以減小MP3和卡拉OK系統(tǒng)的尺寸，并使得MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)緊湊和便于攜帶。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的以及特征將部分地在隨后的說明中進(jìn)行闡述，而部分地在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員研究以下內(nèi)容后會(huì)變得清楚，或者可以通過實(shí)踐本發(fā)明而獲知。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)的中央處理單元(CPU)，該MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)包括用于輸入和輸出控制命令及數(shù)據(jù)的該CPU；電連接到該CPU、用于顯示圖像信息和文字信息的顯示設(shè)備；用于接收用戶的聲音的麥克風(fēng)；和用于輸出通過麥克風(fēng)輸入的聲音和從CPU提供的音樂的揚(yáng)聲器，根據(jù)本發(fā)明，該CPU包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，其用于存儲(chǔ)經(jīng)由麥克風(fēng)輸入的實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)和用于合成樂器聲音的聲波采樣數(shù)據(jù)，還用于存儲(chǔ)視覺地和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數(shù)據(jù)；主存儲(chǔ)單元，其用于共享所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的采樣數(shù)據(jù)；RISC處理器，其用于存儲(chǔ)聲音源，所述聲音源以MIDI文件的形式輸出與樂器的音調(diào)和音量相對(duì)應(yīng)的信息，從而輸出與從所述主存儲(chǔ)單元傳輸來的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的音樂；DSP，其用于對(duì)從所述主存儲(chǔ)單元和RISC處理器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，以提供用戶所希望的音樂；編解碼器，其用于對(duì)DSP的輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換；和USB輸入/輸出端子，其用于將所述CPU連接到外部設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明如上構(gòu)建的用于MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的CPU可以通過利用DSP和RISC處理器對(duì)按照MIDI文件形式存儲(chǔ)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行操作而輸出用戶所希望的音樂，因此可以使CPU的存儲(chǔ)空間最小化。
此外，由于該CPU一體地(in a body)設(shè)置有用于輸入用戶的聲音的麥克風(fēng)，并且該CPU存儲(chǔ)和處理各種數(shù)據(jù)，因此，能以緊湊的尺寸來制造MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)，從而方便了用戶搬運(yùn)和攜帶該卡拉OK系統(tǒng)。


通過參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的上述目的、其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明了，附圖中圖1是例示常規(guī)卡拉OK系統(tǒng)的示意圖；圖2是例示用于常規(guī)卡拉OK系統(tǒng)的CPU的結(jié)構(gòu)的框圖；而圖3是例示根據(jù)本發(fā)明的用于MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的CPU的結(jié)構(gòu)的框圖。
<附圖中主要部件的說明>
100中央處理單元， 101DSP102RISC處理器， 103USB輸入/輸出端子110編解碼器(ADC/DAC)，120主存儲(chǔ)單元(SDRAM)130數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(閃速ROM)，140麥克風(fēng)150鍵輸入單元， 160顯示設(shè)備(TV監(jiān)視器)170揚(yáng)聲器， 180IR遠(yuǎn)程控制接收器具體實(shí)施方式
下面將參照附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的用于MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的CPU。在本發(fā)明的以下描述中，即使在不同的附圖中也為相同的元件使用相同的附圖標(biāo)記，并將省略其重復(fù)說明。
圖3是例示根據(jù)本發(fā)明的用于MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的CPU的結(jié)構(gòu)的框圖。
參照?qǐng)D3，本發(fā)明提供了能夠同時(shí)輸出用戶所希望的音樂和用戶的聲音的用于卡拉OK系統(tǒng)的CPU 100。該CPU包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，例如從麥克風(fēng)140輸入的實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)、用于合成樂器聲音的聲波采樣數(shù)據(jù)，以及視覺地和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數(shù)據(jù)。
CPU 100設(shè)置有RISC處理器102，其用于存儲(chǔ)聲音源，所述聲音源以MIDI文件的形式輸出與樂器的音調(diào)和音量相對(duì)應(yīng)的信息，從而輸出與從主存儲(chǔ)單元120傳送來的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的音樂，所述主存儲(chǔ)單元120共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130的采樣數(shù)據(jù)；以及DSP 101，其用于對(duì)從主存儲(chǔ)單元120和RISC處理器102輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，并處理得到用戶所希望的音樂。
DSP 101連接到用于對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的編解碼器110，并具有用于向/從個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的USB端口，該個(gè)人計(jì)算機(jī)連接到用于將DSP連接到外部設(shè)備的USB輸入/輸出端子103。
優(yōu)選的是，CPU 100一體地設(shè)置有用于輸入用戶的聲音的麥克風(fēng)140、用于輸入各種控制命令的鍵輸入單元150和IR遠(yuǎn)程控制接收器180，以便易于搬運(yùn)和保存。
下面將詳細(xì)描述如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的操作。
RISC處理器102存儲(chǔ)和校正各種數(shù)據(jù)，并且它啟動(dòng)并管理系統(tǒng)。此外，RISC處理器102執(zhí)行多個(gè)操作，如鍵輸入處理、圖像設(shè)置處理和主要事件處理(包括對(duì)報(bào)告設(shè)備的管理)。
DSP 101執(zhí)行高速操作，如樂器的音色的再現(xiàn)與合成、背景圖像的效果處理和大量數(shù)據(jù)的解壓縮。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130存儲(chǔ)有字體數(shù)據(jù)、背景圖像、用于合成樂器的音色的數(shù)據(jù)、MP3數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)。RISC處理器102和DSP 101共享存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)單元120中的各種數(shù)據(jù)。
此外，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130按照基于實(shí)際樂器的音色而創(chuàng)建的聲波的形式來存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)，以便再現(xiàn)并合成該樂器的音色。
在啟動(dòng)和初始化系統(tǒng)之后，將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130中的采樣數(shù)據(jù)傳送到主存儲(chǔ)單元120，從而RISC處理器120和DSP 101可以共享采樣數(shù)據(jù)。當(dāng)開始播放音樂時(shí)，DSP 101基于從RISC處理器102實(shí)時(shí)接收的音調(diào)(即，聲音的調(diào))信息和音量(即，聲音的重音)信息對(duì)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)單元120中的必要的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換和幅值轉(zhuǎn)換。
為了使用相應(yīng)樂器的較少采樣數(shù)據(jù)來表達(dá)聲音的全部音階和不同重音，必須對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率調(diào)制和采樣率轉(zhuǎn)換。另外，為了降低由于轉(zhuǎn)換所需的數(shù)學(xué)運(yùn)算而發(fā)生的開銷，利用查找表來計(jì)算三角函數(shù)和指數(shù)運(yùn)算。
由于背景圖像的效果處理和大量數(shù)據(jù)的解壓縮是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，同時(shí)在DSP 101中合成樂器的音色，所以要考慮RISC處理器102的負(fù)荷來確定和管理各個(gè)處理和運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)別。
同時(shí)，通過麥克風(fēng)140輸入的聲音由編解碼器110的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換為量化數(shù)據(jù)，然后被輸入DSP 101的串行端口。使用DSP101的內(nèi)部存儲(chǔ)器的緩沖器來對(duì)量化數(shù)據(jù)形成回波。
將樂器的合成數(shù)據(jù)和回波數(shù)據(jù)相加在一起，然后以數(shù)字音頻信號(hào)的形式通過DSP 101的串行端口輸出。
輸出的數(shù)字音頻信號(hào)由編解碼器110的DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，待傳輸?shù)阶罱K的輸出端子。
與樂器音色的合成和再現(xiàn)有關(guān)的操作是由DSP 101執(zhí)行的。另外，與從麥克風(fēng)140輸入的聲音信號(hào)的回波處理和MP3數(shù)據(jù)的再現(xiàn)有關(guān)的操作也是由DSP 101執(zhí)行的。
就是說，由于系統(tǒng)所再現(xiàn)的所有聲音信號(hào)都是由DSP 101來處理(如合成)的，所以最終輸出的再現(xiàn)音頻信號(hào)可以由DSP 101記錄，而不需要單獨(dú)的記錄設(shè)備。在經(jīng)DSP 101壓縮后，將該記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130中。
可以通過輸入/輸出端子103的USB端口來對(duì)用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)(OS)(即，固件)進(jìn)行升級(jí)，并且可以向或從個(gè)人計(jì)算機(jī)輸入或輸出數(shù)據(jù)。
在升級(jí)OS、MP3文件、MIDI文件、背景圖像文件、字幕文件和字體文件的情況下，向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130傳輸新OS文件，使系統(tǒng)與個(gè)人計(jì)算機(jī)斷開，然后對(duì)系統(tǒng)供電。因此，系統(tǒng)在啟動(dòng)之后被初始化，并將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130中的新OS文件傳輸?shù)街鞔鎯?chǔ)單元120，從而系統(tǒng)以新OS文件運(yùn)行。
通過以上描述顯見，根據(jù)本發(fā)明的用于MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)的CPU可以通過利用DSP和RISC處理器對(duì)以MIDI文件形式存儲(chǔ)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行操作而輸出用戶希望的音樂，因此可以使CPU的存儲(chǔ)空間最小化。
此外，由于該CPU一體地設(shè)置有用于輸入用戶的聲音的麥克風(fēng)，并且該CPU存儲(chǔ)和處理各種數(shù)據(jù)，因此，能以緊湊的尺寸來制造MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)，從而方便了用戶搬運(yùn)和攜帶該卡拉OK系統(tǒng)。
上述實(shí)施方式僅僅是示例性的而不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制?？梢院苋菀椎貙⒈窘淌緫?yīng)用于其他類型的設(shè)備。對(duì)本發(fā)明的描述旨在進(jìn)行例示，而不是要限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到許多替代、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)的中央處理單元(CPU)，該MP3播放器或卡拉OK系統(tǒng)包括用于輸入和輸出控制命令及數(shù)據(jù)的該CPU 100；電連接到該CPU、用于顯示圖像信息和文字信息的顯示設(shè)備160；用于接收用戶的聲音的麥克風(fēng)140；和用于輸出通過該麥克風(fēng)輸入的聲音和從該CPU提供的音樂的揚(yáng)聲器170，該CPU 100包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130，其用于存儲(chǔ)經(jīng)由所述麥克風(fēng)140輸入的實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)和用于合成樂器聲音的聲波采樣數(shù)據(jù)，還用于存儲(chǔ)視覺地和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數(shù)據(jù)；主存儲(chǔ)單元120，其用于共享所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130的采樣數(shù)據(jù)；RISC處理器102，其用于存儲(chǔ)聲音源，所述聲音源以MIDI文件的形式輸出與樂器的音調(diào)和音量相對(duì)應(yīng)的信息，從而輸出與從所述主存儲(chǔ)單元120傳輸來的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的音樂；DSP 101，其用于對(duì)從所述主存儲(chǔ)單元120和RISC處理器102輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，以提供用戶所希望的音樂；編解碼器110，其用于對(duì)所述DSP 101的輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換；以及USB輸入/輸出端子103，其用于將所述CPU連接到外部設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU，其中，所述USB輸入/輸出端子103包括用于將所述DSP連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)，以對(duì)用于驅(qū)動(dòng)所述系統(tǒng)的操作系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)的USB端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU，其中，所述CPU 100一體地連接到用于輸入用戶的聲音的所述麥克風(fēng)140。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU，其中，所述CPU 100一體地設(shè)置有用于輸入各種控制命令的鍵輸入單元150以及IR遠(yuǎn)程控制接收器180。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于MP3播放器和卡拉OK系統(tǒng)的中央處理單元，其可以通過將各種存儲(chǔ)單元一體地構(gòu)建在用于執(zhí)行控制命令和產(chǎn)生控制信號(hào)的DSP和RISC處理器中而減小MP3和卡拉OK系統(tǒng)的尺寸。所述CPU 100包括顯示設(shè)備160；麥克風(fēng)140；揚(yáng)聲器170；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130，其用于存儲(chǔ)經(jīng)由麥克風(fēng)輸入的實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)和用于合成樂器聲音的聲波采樣數(shù)據(jù)，還用于存儲(chǔ)視覺和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數(shù)據(jù)；主存儲(chǔ)單元120，其用于共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元130的采樣數(shù)據(jù)；RISC處理器102，其用于存儲(chǔ)聲音源，該聲音源以MIDI文件的形式來輸出與樂器的音調(diào)和音量相對(duì)應(yīng)的信息；DSP 101，其用于對(duì)從主存儲(chǔ)單元和RISC處理器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，以提供用戶所希望的音樂；編解碼器110，用于對(duì)DSP的輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換；以及USB輸入/輸出端子103，用于將該CPU連接到外部設(shè)備。
文檔編號(hào)G11B31/02GK101023489SQ200580031080
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者朱參永 申請(qǐng)人:朱參永