CN101023489A - 用于歌厅机器和mp3的中央处理单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于MP3播放器和卡拉OK系统的中央处理单元，其可以通过将各种存储单元一体地构建在用于执行控制命令和产生控制信号的DSP和RISC处理器中而减小MP3和卡拉OK系统的尺寸。所述CPU 100包括：显示设备160；麦克风140；扬声器170；数据存储单元130，其用于存储经由麦克风输入的实时记录数据和用于合成乐器声音的声波采样数据，还用于存储视觉和听觉地提供给用户的背景图像、字幕和字体数据；主存储单元120，其用于共享数据存储单元130的采样数据；RISC处理器102，其用于存储声音源，该声音源以MIDI文件的形式来输出与乐器的音调和音量相对应的信息；DSP 101，其用于对从主存储单元和RISC处理器输出的数据进行合成，以提供用户所希望的音乐；编解码器110，用于对DSP的输出进行转换；以及USB输入/输出端子103，用于将该CPU连接到外部设备。

Description

用于歌厅机器和MP3的中央处理单元

技术领域

本发明涉及用于歌厅机器(即，卡拉OK系统)和MP3的中央处理单元(CPU)，更具体地涉及这样一种用于卡拉OK系统和MP3播放器的CPU，其通过将各种存储单元集成地构建在用于执行控制命令和产生控制信号的DSP和RISC处理器中而使得可以减小MP3和卡拉OK系统的尺寸、并使得MP3播放器和卡拉OK系统紧凑和便于携带。

背景技术

MP3播放器和歌厅机器(即，卡拉OK系统)作为各种娱乐设备可以不受时间和空间限制地提供用户所请求的伴奏和歌词。这些MP3播放器和卡拉OK系统的应用已经急剧地增加。

在用于常规MP3播放器或卡拉OK系统的声音模块5中，串行MIDI数据6从主系统的控制单元11输出，然后被提供到专用声音ASIC 17的内部串行输入端子7。但是，为了对专用声音ASIC 17和乐器数据ROM 16中的数据进行解压缩，应该使用单独的SDRAM 18，从而增加了MP 3播放器和卡拉OK系统的成本，并且不能对存储在ROM 16中的乐器数据进行升级。

如图1所示的卡拉OK系统简要地包括：用于输入/输出控制命令和数据的主设备10；电连接到主设备10上用于显示图像信息和文字(word)信息的显示设备20；用于接收用户的声音的麦克风30；和用于输出通过麦克风30输入的声音和从主设备10提供的音乐的扬声器40。

如图2所示，主设备10具有用于处理各种控制命令的控制器11。控制器11设置有用于电连接到外部设备(如麦克风、扬声器、显示设备及其他设备)的输入/输出端子单元。另外，控制器11还连接到用于向控制器11输入各种控制命令的操作(manipulation)单元12。

控制器11连接到：用于存储待输出到显示设备20的图像的图像存储单元13；和用于存储待输出到显示设备20的文字的文字存储单元14。存储有待通过扬声器40输出的音乐的专用声音ASIC 17连接到SDRAM18和编解码器19，以对存储在ROM 16中的乐器数据进行解压缩。

如果在主设备10通过设置在其中的输入/输出端子单元而连接到麦克风30、显示设备20和扬声器40的状态下，用户通过操作单元12选择了他/她希望的歌曲的编号，则通过显示设备20和扬声器40来输出图像存储单元13、文字存储单元14和音乐存储单元15中存储的信息。

在该情况下，用户的声音被输入麦克风30，然后通过扬声器40输出，从而该用户可以听到通过麦克风40输出的音乐和声音。

但是，如上所述的用于卡拉OK系统的主设备10应该另外设置图像存储单元13、文字存储单元14和音乐存储单元15，且控制器11应该包括用于系统OS的ROM 9和用于系统的SDRAM 8。另外，不能升级图像存储单元13和音乐存储单元15，并且由于图像存储单元13和音乐存储单元15电连接到控制器11因而增大了主设备10的尺寸。

由于主设备10的尺寸增大，所以对于用户来说，搬运、携带和安装卡拉OK系统是不方便的。

具体来说，由于与各歌曲相对应的音乐(即，由各种乐器产生的音乐)通常存储在音乐存储单元15中，增大了音乐存储单元15的尺寸，所以为了存储大量的曲调，就需要大容量的音乐存储单元15。

发明内容

因此，提出本发明来解决现有技术中出现的上述问题，因此本发明的目的是提供一种用于MP3播放器和卡拉OK系统的中央处理单元(CPU)，该CPU可以通过利用内置在该CPU中的DSP和RISC处理器实时地对存储在辅助存储设备中的MIDI文件、背景图像、字幕和字体数据进行合成而输出用户所希望的歌曲的伴奏、背景图像、字幕和MP3音乐。

本发明的另一目的是提供一种用于MP3播放器和卡拉OK系统的CPU，该CPU可以减小MP3和卡拉OK系统的尺寸，并使得MP3播放器和卡拉OK系统紧凑和便于携带。

本发明的其他优点、目的以及特征将部分地在随后的说明中进行阐述，而部分地在本领域普通技术人员研究以下内容后会变得清楚，或者可以通过实践本发明而获知。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于MP3播放器或卡拉OK系统的中央处理单元(CPU)，该MP3播放器或卡拉OK系统包括：用于输入和输出控制命令及数据的该CPU；电连接到该CPU、用于显示图像信息和文字信息的显示设备；用于接收用户的声音的麦克风；和用于输出通过麦克风输入的声音和从CPU提供的音乐的扬声器，根据本发明，该CPU包括：数据存储单元，其用于存储经由麦克风输入的实时记录数据和用于合成乐器声音的声波采样数据，还用于存储视觉地和听觉地提供给用户的背景图像、字幕和字体数据；主存储单元，其用于共享所述数据存储单元的采样数据；RISC处理器，其用于存储声音源，所述声音源以MIDI文件的形式输出与乐器的音调和音量相对应的信息，从而输出与从所述主存储单元传输来的数据相对应的音乐；DSP，其用于对从所述主存储单元和RISC处理器输出的数据进行合成，以提供用户所希望的音乐；编解码器，其用于对DSP的输出进行转换；和USB输入/输出端子，其用于将所述CPU连接到外部设备。

根据本发明如上构建的用于MP3播放器和卡拉OK系统的CPU可以通过利用DSP和RISC处理器对按照MIDI文件形式存储的采样数据进行操作而输出用户所希望的音乐，因此可以使CPU的存储空间最小化。

此外，由于该CPU一体地(in a body)设置有用于输入用户的声音的麦克风，并且该CPU存储和处理各种数据，因此，能以紧凑的尺寸来制造MP3播放器或卡拉OK系统，从而方便了用户搬运和携带该卡拉OK系统。

附图说明

通过参照附图来详细说明本发明的优选实施方式，本发明的上述目的、其他特征和优点将变得明了，附图中：

图1是例示常规卡拉OK系统的示意图；

图2是例示用于常规卡拉OK系统的CPU的结构的框图；而

图3是例示根据本发明的用于MP3播放器和卡拉OK系统的CPU的结构的框图。

<附图中主要部件的说明>

100：中央处理单元，         101：DSP

102：RISC处理器，           103：USB输入/输出端子

110：编解码器(ADC/DAC)，    120：主存储单元(SDRAM)

130：数据存储单元(闪速ROM)，140：麦克风

150：键输入单元，           160：显示设备(TV监视器)

170：扬声器，               180：IR远程控制接收器

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述根据本发明优选实施方式的用于MP3播放器和卡拉OK系统的CPU。在本发明的以下描述中，即使在不同的附图中也为相同的元件使用相同的附图标记，并将省略其重复说明。

图3是例示根据本发明的用于MP3播放器和卡拉OK系统的CPU的结构的框图。

参照图3，本发明提供了能够同时输出用户所希望的音乐和用户的声音的用于卡拉OK系统的CPU 100。该CPU包括数据存储单元130，该数据存储单元用于存储大量数据，例如从麦克风140输入的实时记录数据、用于合成乐器声音的声波采样数据，以及视觉地和听觉地提供给用户的背景图像、字幕和字体数据。

CPU 100设置有：RISC处理器102，其用于存储声音源，所述声音源以MIDI文件的形式输出与乐器的音调和音量相对应的信息，从而输出与从主存储单元120传送来的数据相对应的音乐，所述主存储单元120共享数据存储单元130的采样数据；以及DSP 101，其用于对从主存储单元120和RISC处理器102输出的数据进行合成，并处理得到用户所希望的音乐。

DSP 101连接到用于对输出数据进行转换的编解码器110，并具有用于向/从个人计算机发送/接收数据的USB端口，该个人计算机连接到用于将DSP连接到外部设备的USB输入/输出端子103。

优选的是，CPU 100一体地设置有用于输入用户的声音的麦克风140、用于输入各种控制命令的键输入单元150和IR远程控制接收器180，以便易于搬运和保存。

下面将详细描述如上所述构成的本发明的操作。

RISC处理器102存储和校正各种数据，并且它启动并管理系统。此外，RISC处理器102执行多个操作，如键输入处理、图像设置处理和主要事件处理(包括对报告设备的管理)。

DSP 101执行高速操作，如乐器的音色的再现与合成、背景图像的效果处理和大量数据的解压缩。

数据存储单元130存储有字体数据、背景图像、用于合成乐器的音色的数据、MP3数据、记录数据及其他数据。RISC处理器102和DSP 101共享存储在主存储单元120中的各种数据。

此外，数据存储单元130按照基于实际乐器的音色而创建的声波的形式来存储采样数据，以便再现并合成该乐器的音色。

在启动和初始化系统之后，将存储在数据存储单元130中的采样数据传送到主存储单元120，从而RISC处理器120和DSP 101可以共享采样数据。当开始播放音乐时，DSP 101基于从RISC处理器102实时接收的音调(即，声音的调)信息和音量(即，声音的重音)信息对存储在主存储单元120中的必要的采样数据进行采样率转换和幅值转换。

为了使用相应乐器的较少采样数据来表达声音的全部音阶和不同重音，必须对采样数据进行频率调制和采样率转换。另外，为了降低由于转换所需的数学运算而发生的开销，利用查找表来计算三角函数和指数运算。

由于背景图像的效果处理和大量数据的解压缩是实时进行的，同时在DSP 101中合成乐器的音色，所以要考虑RISC处理器102的负荷来确定和管理各个处理和运算的优先级别。

同时，通过麦克风140输入的声音由编解码器110的模拟-数字转换器(ADC)转换为量化数据，然后被输入DSP 101的串行端口。使用DSP101的内部存储器的缓冲器来对量化数据形成回波。

将乐器的合成数据和回波数据相加在一起，然后以数字音频信号的形式通过DSP 101的串行端口输出。

输出的数字音频信号由编解码器110的DAC转换为模拟信号，待传输到最终的输出端子。

与乐器音色的合成和再现有关的操作是由DSP 101执行的。另外，与从麦克风140输入的声音信号的回波处理和MP3数据的再现有关的操作也是由DSP 101执行的。

就是说，由于系统所再现的所有声音信号都是由DSP 101来处理(如合成)的，所以最终输出的再现音频信号可以由DSP 101记录，而不需要单独的记录设备。在经DSP 101压缩后，将该记录数据存储在数据存储单元130中。

可以通过输入/输出端子103的USB端口来对用于驱动系统的操作系统(OS)(即，固件)进行升级，并且可以向或从个人计算机输入或输出数据。

在升级OS、MP3文件、MIDI文件、背景图像文件、字幕文件和字体文件的情况下，向数据存储单元130传输新OS文件，使系统与个人计算机断开，然后对系统供电。因此，系统在启动之后被初始化，并将存储在数据存储单元130中的新OS文件传输到主存储单元120，从而系统以新OS文件运行。

通过以上描述显见，根据本发明的用于MP3播放器或卡拉OK系统的CPU可以通过利用DSP和RISC处理器对以MIDI文件形式存储的采样数据进行操作而输出用户希望的音乐，因此可以使CPU的存储空间最小化。

此外，由于该CPU一体地设置有用于输入用户的声音的麦克风，并且该CPU存储和处理各种数据，因此，能以紧凑的尺寸来制造MP3播放器或卡拉OK系统，从而方便了用户搬运和携带该卡拉OK系统。

上述实施方式仅仅是示例性的而不应认为是对本发明的限制。可以很容易地将本教示应用于其他类型的设备。对本发明的描述旨在进行例示，而不是要限制权利要求的范围。本领域技术人员可以想到许多替代、修改和变型。

Claims (4)

1、一种用于MP3播放器或卡拉OK系统的中央处理单元(CPU)，该MP3播放器或卡拉OK系统包括：用于输入和输出控制命令及数据的该CPU 100；电连接到该CPU、用于显示图像信息和文字信息的显示设备160；用于接收用户的声音的麦克风140；和用于输出通过该麦克风输入的声音和从该CPU提供的音乐的扬声器170，该CPU 100包括：

数据存储单元130，其用于存储经由所述麦克风140输入的实时记录数据和用于合成乐器声音的声波采样数据，还用于存储视觉地和听觉地提供给用户的背景图像、字幕和字体数据；

主存储单元120，其用于共享所述数据存储单元130的采样数据；

RISC处理器102，其用于存储声音源，所述声音源以MIDI文件的形式输出与乐器的音调和音量相对应的信息，从而输出与从所述主存储单元120传输来的数据相对应的音乐；

DSP 101，其用于对从所述主存储单元120和RISC处理器102输出的数据进行合成，以提供用户所希望的音乐；

编解码器110，其用于对所述DSP 101的输出进行转换；以及

USB输入/输出端子103，其用于将所述CPU连接到外部设备。

2、根据权利要求1所述的CPU，其中，所述USB输入/输出端子103包括用于将所述DSP连接到个人计算机，以对用于驱动所述系统的操作系统进行升级的USB端口。

3、根据权利要求1所述的CPU，其中，所述CPU 100一体地连接到用于输入用户的声音的所述麦克风140。

4、根据权利要求1所述的CPU，其中，所述CPU 100一体地设置有用于输入各种控制命令的键输入单元150以及IR远程控制接收器180。

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