CN101488080A - 传送音频流的方法及其相关音频流传送系统 - Google Patents

Abstract

传送音频流的方法包含：提供一通用串行总线；以及利用海量传输模式以经由该通用串行总线来传送一音频流。该方法另包含：提供一缓冲器；暂存该音频流于该缓冲器中以产生一已缓冲音频流；执行一数字/模拟转换于该已缓冲音频流上，以产生一模拟播放信号；以及执行一模拟/数字转换于一模拟录音频号上，以产生该音频流。

Description

传送音频流的方法及其相关音频流传送系统

技术领域

本发明涉及传送音频流的方法及其相关音频流传送系统，特别涉及一种利用通用串行总线(USB)的海量传输(bulk transfer)模式来传送音频流的方法与系统。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus；USB)具有易使用、扩充性佳、即插即用(Plug-and-Play)以及高速等特性，因此是一种非常普遍的计算机接口连接标准，自1995年发表以来，其运作速度已由起初的12Mbps发展到今日的480Mbps，使用者可在各种的电子产品上发现它的应用。

USB最初在设计时，为了能够针对具有不同特性的接口设备来加以考虑，定义了四种传输类型，分别是控制传输(control transfer)、中断传输(interrupt transfer)、海量传输(bulk transfer)以及等时传输(isochronous transfer)。其中，海量传输是属于单向或双向的传输，顾名思义，这类型的传输是用来传送大量的数据，由于这些大量的数据必须准确地加以传输，但相对地却没有传输速度上的限制(即没有固定传输速率)，也不保证带宽与延迟时间。而等时传输则必须维持一定的传输速度，相对地就需要牺牲些微错误的发生，它采用了预先与主机端协议好的固定带宽，以确保发送端与接收端的速度能够吻合，换言之，就算发生了传输上的错误，也不会重新传送，而应用此类型的传输装置包含有USB麦克风、USB喇叭或者监视摄影机等装置，以确保播放的频率或者传输的图像不会被扭曲。

使用者通常会利用USB的等时传输模式来传送音频流给音频装置，然而，并不是所有的装置都支持等时传输的。在不支持等时传输的情况下，先前技术通常采用以下的两种做法：第一种做法是采用不同的路径来传送模拟音频信号与USB数据信号(D+、D-)，此种做法必须额外增加模拟音频信号的路径来传送音频流，在硬件的设计上与成本的考虑上较不经济；第二种做法是让模拟音频信号与USB数据信号采用同一条路径来传输，再经由一个开关来切换信号，然而，此种做法却无法同时支持USB周边装置以及音频装置。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提出一种传送音频流的方法及其相关音频流传送系统，以解决上述的问题。

本发明提供一种传送音频流的方法，该方法包含：提供一通用串行总线；以及利用海量传输模式以经由该通用串行总线来传送一音频流。该方法另包含：提供一缓冲器；暂存该音频流于该缓冲器中以产生一已缓冲音频流；执行一数字/模拟转换于该已缓冲音频流上，以产生一模拟播放信号；以及执行一模拟/数字转换于一模拟录音频号上，以产生该音频流。

本发明另提供一种音频流传送系统，该音频流传送系统包含一主机、一音频流控制装置以及一通用串行总线。该主机具有一主机控制器，用来传送或者接收一音频流。该音频流控制装置包含一串行接口控制器，用来传送或者接收该音频流。该通用串行总线耦接于该主机控制器与该串行接口控制器之间，利用海量传输模式来传送该音频流。

在一实施例中，该音频流控制装置另包含一缓冲器、一直接存储器存取控制器以及一音频编解码器。该缓冲器耦接于该串行接口控制器，用来暂存该音频流以产生一已缓冲音频流。该音频编解码器包含有一数字/模拟转换器以及一模拟/数字转换器。

在一实施例中，该音频流传送系统另包含一通用串行总线集线器，耦接于该主机与该音频流控制装置之间。

附图说明

图1为本发明音频流传送系统的第一实施例的示意图。

图2为图1所示的音频流控制装置的电路结构实施例的示意图。

图3为通用串行总线的等时传输模式与海量传输模式的比较表格的示意图。

图4为本发明传送音频流方法的一操作范例的流程图。

图5为本发明传送音频流方法的另一操作范例的流程图。

图6为本发明音频流传送系统的第二实施例的示意图。

附图符号说明

100、600           音频流传送系统

110                主机

120                主机控制器

130、620、630      通用串行总线

150                音频流控制装置

160                客户端控制器

170、240           音频编解码器

180                声音输入装置

190                声音输出装置

AS₁                音频流

AS₂                已缓冲音频流

SR₁                模拟录音频号

SP₁                模拟播放信号

210                串行接口控制器

220                缓冲模块

BF1                第一缓冲器

BF2                第二缓冲器

230                直接存储器存取控制器

ADC                模拟/数字转换器

DAC                数字/模拟转换器

250                控制处理器

402～410、502～522 步骤

610                通用串行总线集线器

612                输入端口

614、616           输出端口

650                周边装置。

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明音频流传送系统的第一实施例的示意图。如图1所示，音频流传送系统100包含一主机110、一音频流控制装置150、一通用串行总线130、一声音输入装置180以及一声音输出装置190。主机110具有一主机控制器120，用来传送或者接收一音频流AS₁，而音频流控制装置150包含一客户端控制器160以及一音频编解码器170，其中，客户端控制器160是用来传送或者接收音频流AS₁，音频编解码器170则是用来执行一数字/模拟转换或者一模拟/数字转换。通用串行总线130则耦接于主机控制器120与客户端控制器160之间，利用海量传输(Bulk transfer)模式来传送音频流AS₁。另外，声音输入装置180耦接于音频流控制装置150的音频编解码器170，用来产生一模拟录音频号SR₁给音频编解码器170，而声音输出装置190亦耦接于音频编解码器170，用来接收并播放一模拟播放信号SP₁。关于音频流传送系统100的各元件的电路结构及其运作方式，将在下列的实施例中进一步详加说明。

请注意，上述的主机110可以是一桌上型计算机、一笔记本型计算机、一移动电话或一个人数字助理(PDA)等电子装置，但并不局限于此，亦可为其它种类的主机装置。在一实施例中，声音输入装置180可以是一麦克风(microphone)，但此仅作为本发明的范例说明之用，而非本发明的限制条件。此外，声音输出装置190可以是一喇叭(speaker)，但本发明并不局限于此，亦可为其它种类的声音输出元件。请再注意，上述的音频流AS₁是数字信号，而模拟录音频号SR₁与模拟播放信号SP₁则为模拟信号。

请参考图2，图2为图1所示的音频流控制装置150的电路结构实施例的示意图。在本实施例中，音频流控制装置150包含(但不局限于)一串行接口控制器210、一缓冲模块220、一直接内存存取(direct memory access，DMA)控制器230、一音频编解码器240以及一控制处理器250。缓冲模块220耦接于串行接口控制器210与音频编解码器240之间，其包含一第一缓冲器BF1以及一第二缓冲器BF2，分别用来暂存录音路径以及播放路径的音频流AS₁以产生一已缓冲音频流AS₂，直接存储器存取控制器(direct memoryaccess；DMA)230则耦接于缓冲模块220，用来控制缓冲模块220的读取与写入。音频编解码器240包含一模拟/数字转换器ADC以及一数字/模拟转换器DAC，其中，模拟/数字转换器ADC耦接于缓冲模块220的第一缓冲器BF1与声音输入装置180之间(请一并参考图1)，用来接收模拟录音频号SR₁并执行一模拟/数字转换于模拟录音频号SR₁上，以产生音频流AS₁，而数字/模拟转换器DAC则耦接于缓冲模块220的第二缓冲器BF2与声音输出装置190之间(请一并参考图1)，用来执行一数字/模拟转换于已缓冲音频流AS₂上，以产生模拟播放信号SP₁。另外，串行接口控制器210耦接于缓冲模块220，用来利用海量传输模式以经由通用串行总线130来传送或者接收音频流AS₁(或者已缓冲音频流AS₂)，而控制处理器250则耦接于串行接口控制器210、直接存储器存取控制器230以及音频编解码器240，用来控制该些元件的设定与运作。

请继续参考图2与图1，在录音路径上，音频编解码器240的模拟/数字转换器ADC自声音输入装置180接收模拟录音频号SR₁，并将其转换成音频流AS₁，接着，将音频流AS₁暂存于第一缓冲器BF1中以产生已缓冲音频流AS₂给串行接口控制器210，最后，再利用海量传输模式以经由通用串行总线130来传送已缓冲音频流AS₂给主机110。另一方面，在播放路径上，主机110利用海量传输模式以经由通用串行总线130来传送音频流AS₁给串行接口控制器210，接着，将音频流AS₁暂存在第二缓冲器BF2中以产生已缓冲音频流AS₂给音频编解码器240的数字/模拟转换器DAC，并将其转换成模拟播放信号SP₁，最后，再将模拟播放信号SP₁传送给声音输出装置190以播放出声音。

请参考图3，图3为通用串行总线的等时传输模式与海量传输模式的比较表格的示意图。由图3可知，等时传输模式的特性为：必须保证固定传输速率、必须保证带宽与延迟时间、有数据遗失的可能性以及用来传送音频信号。另一方面，海量传输模式的特性则为：必须保证正确数据、没有保证带宽与延迟时间、不允许数据遗失以及用来传送大量数据。

请注意，由于通用串行总线的等时传输模式与海量传输模式的特性不同，因此在设计音频流控制装置150时，必须特别加强某些元件的功能以改善音频流的传输效能。举例而言，由于海量传输模式并没有保证带宽与延迟时间，因此，必须增加缓冲模块的第一缓冲器BF1以及第二缓冲器BF2的容量以克服此问题。再者，由于海量传输模式必须保证正确数据，则直接存储器存取控制器230需确保音频信号AS₁/已缓冲音频信号AS₂的正确性。另外，由于海量传输模式不允许数据遗失，则控制处理器250在遇到重传数据的情况下，必须控制串行接口控制器210与直接存储器存取控制器230，这些特征都与利用通用串行总线的等时传输模式来传送音频信号不同。

请参考图4，图4为本发明传送音频流方法的一操作范例的流程图，其包含以下的步骤(请注意，假若可得到大致相同的结果，则下列步骤并非限定要依据图4所示的顺序来执行)：

步骤402：流程开始。

步骤404：提供一通用串行总线。

步骤406：利用海量传输模式以经由该通用串行总线来传送一音频流。

步骤408：增加一缓冲模块的容量。

步骤410：暂存该音频流于该缓冲模块中以产生一已缓冲音频流。

关于图4所示的各步骤请搭配图1与图2所示的各元件，即可了解各元件之间如何运作，而为了说明书内容简洁起见，故图4中各步骤的操作便不再赘述。值得注意的是，上述流程的步骤仅为本发明所举可行的实施例，并非限制本发明的限制条件，且在不违背本发明的精神的情况下，此方法可另包含其它的中间步骤或者可将几个步骤合并成单一步骤，以做适当的变化。

请参考图5，图5为本发明传送音频流方法的另一操作范例的流程图，其包含以下的步骤(请注意，假若可得到大致相同的结果，则下列步骤并非限定要依据图5所示的顺序来执行)：

步骤502：提供一通用串行总线，利用海量传输模式以经由该通用串行总线来传送一音频流。

步骤504：增加一缓冲模块的容量，暂存该音频流于该缓冲模块中以产生一已缓冲音频流。

步骤510：执行一数字/模拟转换于该已缓冲音频流上，以产生一模拟播放信号。

步骤512：播放该模拟播放信号。

步骤520：接收一模拟录音频号。

步骤522：执行一模拟/数字转换于该模拟录音频号上，以产生该音频流。

请注意，图5的步骤与图4的步骤类似，其是图4的变化实施例，两者不同之处如下：图5的步骤502是由图4的步骤404～406合并而成，而图5的步骤504是由图4的步骤408～410合并而成。此外，图5的步骤又可细分成两个部分：第一个部分为播放路径(请依序参考步骤502、504、510以及512)，第二个部分为录音路径(请依序参考步骤520、522、504、502)。接下来，将配合图5所示的各步骤与图1、图2所示的各元件来说明各元件之间如何运作。

针对播放路径，首先，提供通用串行总线130，并利用海量传输模式以经由通用串行总线130来传送音频流AS₁(步骤502)，接着，增加第二缓冲器BF2的容量，并将音频流AS₁暂存在第二缓冲器BF2中以产生已缓冲音频流AS₂给音频编解码器240的数字/模拟转换器DAC(步骤504)，之后，模拟转换器DAC执行一数字/模拟转换于已缓冲音频流AS₂上，以产生模拟播放信号SP₁(步骤510)，最后输出装置190播放此播放信号SP₁(步骤512)。针对录音路径，首先，音频编解码器240的模拟/数字转换器ADC自声音输入装置180接收模拟录音频号SR₁(步骤520)，接着，模拟/数字转换器ADC执行一模拟/数字转换于模拟录音频号SR₁上，以产生音频流AS₁(步骤522)，之后，增加第一缓冲器BF1的容量，并将音频流AS₁暂存在第一缓冲器BF1中以产生已缓冲音频流AS₂给串行接口控制器210(步骤504)，最后，提供通用串行总线130，并利用海量传输模式以经由通用串行总线130来传送已缓冲音频流AS₂(步骤502)。

当然，图1所示的音频流传送系统100仅为本发明的一实施例，而本领域具通常知识者当可据以做适当的变化。请参考图6，图6为本发明音频流传送系统的第二实施例的示意图，其是图1所示的音频流传送系统100的一变化实施例。在图6中，音频流传送系统600的结构与图1的音频流传送系统100类似，两者不同之处在于音频流传送系统600另包含一通用串行总线集线器610，其具有一输入端口612以及多个输出端口614、616，用以将通用串行总线130扩充至多个通用串行总线620、630(在本实施例中，只以两个通用串行总线620、630来表示)，如此一来，通用串行总线620可用来连接音频流控制装置150(传送音频信号)，而另一个通用串行总线630则可用来连接一周边装置650(传送USB数据信号)。如此一来，不需要额外增加其它的路径，即可以同时通过通用串行总线来传送音频流与USB数据信号。

请注意，上述的周边装置650可以是一通用串行总线周边装置，且其个数并不限定。此外，通用串行总线集线器610的输出端口的个数并不限定。毫无疑问地，熟知此项技艺者应可了解，在不违背本发明的精神下，图1与图6所提到的音频流传送系统100、600以及图2所提到的音频流控制装置150的各种各样的变化皆是可行的。

以上所述的实施例仅用来说明本发明的技术特征，并非用来局限本发明的范畴。由上可知，本发明提供一种传送音频流方法及其相关音频流传送系统，通过USB的海量传输模式来传送音频流给音频装置，不但无须额外增加路径来传送音频流，且可以同时支持USB周边装置以及音频装置，如此一来，不但可以有效控制成本，且硬件设计十分简单。此外，通过增加缓冲模块的容量，可以暂存更多的音频流于缓冲模块中，以克服海量传输模式并没有保证带宽与延迟时间的问题，如此一来，可以进一步改善音频流的传输效能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种传送音频流的方法，包含有：

提供一通用串行总线；以及

利用海量传输模式以经由该通用串行总线来传送一音频流。

2.如权利要求1所述的方法，其另包含：

提供一缓冲模块；以及

暂存该音频流在该缓冲模块中以产生一已缓冲音频流。

3.如权利要求2所述的方法，其另包含：

藉由一直接存储器存取控制器，控制该缓冲模块的读取与写入。

4.如权利要求2所述的方法，其另包含：

执行一数字/模拟转换于该已缓冲音频流上，以产生一模拟播放信号。

5.如权利要求1所述的方法，其另包含：

接收一模拟录音频号；以及

执行一模拟/数字转换于该模拟录音频号上，以产生该音频流。

6.一种音频流传送系统，包含有：

一主机，具有一主机控制器，用来传送或者接收一音频流；

一音频流控制装置，包含有：

一串行接口控制器，用来传送或者接收该音频流；以及

一通用串行总线，耦接于该主机控制器与该串行接口控制器之间，利用海量传输模式来传送该音频流。

7.如权利要求6所述的音频流传送系统，其中，该音频流控制装置另包含：

一缓冲模块，耦接于该串行接口控制器，用来暂存该音频流以产生一已缓冲音频流；以及

一直接存储器存取控制器，耦接于该缓冲模块，用来控制该缓冲模块的读取与写入。

8.如权利要求7所述的音频流传送系统，其中，该音频流控制装置另包含：

一音频编解码器，包含有：

一数字/模拟转换器，耦接于该缓冲模块，用来执行一数字/模拟转换于该已缓冲音频流上，以产生一模拟播放信号；以及

一模拟/数字转换器，耦接于该缓冲模块，用来接收并执行一模拟/数字转换于一模拟录音频号上，以产生该音频流。

9.如权利要求8所述的音频流传送系统，其中，该音频流控制装置另包含：

一控制处理器，耦接于该串行接口控制器、该直接存储器存取控制器以及该音频编解码器，用来控制该串行接口控制器、该直接存储器存取控制器以及该音频编解码器的设定与运作。

10.如权利要求8所述的音频流传送系统，其另包含：

一喇叭，耦接于该数字/模拟转换器，用来接收并播放该模拟播放信号；以及

一麦克风，耦接于该模拟/数字转换器，用来产生该模拟录音频号。

11.如权利要求6所述的音频流传送系统，其另包含：

一通用串行总线集线器，耦接于该主机与该音频流控制装置之间，用来将该通用串行总线扩充至多个通用串行总线。

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