CN115334411A - 音频处理设备、系统和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种音频处理设备、系统和电子设备；音频处理设备包括：包括控制芯片和音频处理模块，所述音频处理模块包括多路音频处理电路；所述控制芯片配置有时分复用通道，所述时分复用通道包括多个音频通道，各个音频通道分别连接一路所述音频处理电路；所述控制芯片用于接收控制设备下发的音频数据，将所述音频数据通过各个所述音频通道分别发送至对应的所述音频处理电路，以使各路所述音频处理电路同时处理接收的音频数据。本申请可以处理多个通道的音频数据，具有较高的音频处理效果。

Description

音频处理设备、系统和电子设备

技术领域

本申请涉及电路技术领域，具体涉及一种音频处理设备、系统和电子设备。

背景技术

音频播放等音频处理技术被大多数应用场景需要，一些应用场景需要多个PA(Power Amplification，功率放大器)同时工作，每个PA播放不同效果的音乐，比如车载PA，车辆内部安装了多个PA，每个PA根据摆放的位置不同，会播放出不同效果的声音。因此，为实现多PA播放，需要支持多个通道的声卡。

发明人研究发现，目前正在使用的多PA播放声卡是通过一些简单的单片机搭建的，通过USB AUDIO CLASS 2.0全速协议与PC(Personal Computer，个人计算机)等控制终端通信。对应单片机可以通过USB连接控制终端后连接演示开发板(demo板)，控制终端通过用户界面(UI)给演示开发板配置寄存器，然后可以播放音频。上述单片机往往被配置为IIS(InterIC Sound Bus，总线标准)模式，只有左右两个通道，这就导致多PA播放时只能播放出左右两个通道的音乐，如20个PA播放时，只能10个PA播放左通道音乐，10个PA播放右通道音乐，这并不是真正意义上的多通道，难以达到多通道对应的音频处理效果，因而在需要多个PA同时工作这类场景中采用传统方案进行对应音频处理，容易影响对应的处理效果。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种音频处理设备、系统和电子设备，以解决在需要多个PA同时工作这类场景中采用传统方案进行对应音频处理，容易影响对应处理效果的技术问题。

本申请第一方面提供一种音频处理设备，包括控制芯片和音频处理模块，所述音频处理模块包括多路音频处理电路；

所述控制芯片配置有时分复用通道，所述时分复用通道包括多个音频通道，各个音频通道分别连接一路所述音频处理电路；

所述控制芯片用于接收控制设备下发的音频数据，将所述音频数据通过各个所述音频通道分别发送至对应的所述音频处理电路，以使各路所述音频处理电路同时处理接收的音频数据。

可选地，音频处理设备还包括分别连接各路所述音频处理电路的播放组件。

可选地，所述控制芯片的各个所述音频通道分别通过通信总线连接对应的所述音频处理电路。

可选地，所述音频处理电路包括至少一个功率放大器。

可选地，所述控制芯片包括XMOS芯片。

本申请还提供一种音频处理系统，包括控制设备、通信接口和上述任一种音频处理设备；

所述控制设备通过所述通信接口连接所述音频处理设备。

可选地，所述控制设备用于通过所述通信接口向所述音频处理设备下发音频数据和/或控制数据；所述音频处理设备用于根据所述控制数据将所述音频数据通过各个音频通道分别发送至对应的所述音频处理电路。

可选地，所述控制设备用于读取配置信息，根据所述配置信息配置所述音频处理设备。

可选地，所述音频处理设备用于获取各路所述音频处理电路的状态信息，将各个所述状态信息返回至所述控制设备；所述控制设备用于根据所述状态信息监控各路所述音频处理电路。

可选地，所述音频处理电路包括寄存器；所述音频处理电路的状态信息包括对应的寄存器信息。

可选地，所述通信接口包括USB接口；和/或，所述控制设备包括计算机。

本申请还提供一种电子设备，包括上述任一种音频处理设备，或者上述任一种音频处理系统。

本申请提供的音频处理设备、系统和电子设备中，控制芯片配置有包括多个音频通道的时分复用通道，各个音频通道分别连接一路音频处理电路，形成对应的音频处理通道，这样控制芯片接收控制设备下发的音频数据后，可以将音频数据通过各音频处理通道分别发送至对应的音频处理电路，以使各路音频处理电路同时处理接收的音频数据，实现多通道处理，提高音频处理效果；其中控制芯片通过时分复用通道包括的多个音频通道分别与对应的音频处理电路进行音频数据传输，能够同时传输多路音频数据，降低各路音频数据传输过程中的延迟，进一步提高音频处理效果。

进一步地，控制芯片包括XMOS芯片，不需要安装相关驱动，就可以兼容Windows10系统等其他控制系统，灵活性高，可扩展性强。

进一步地，控制设备通过USB接口连接控制芯片，可以保证相关数据传输过程中的可靠性，使控制设备和音频处理设备之间可以基于UAC2.0高速协议传输数据，可以提高数据传输效率，避免出现延时高、丢帧等状况。

进一步地，音频处理设备还可以获取各路音频处理电路的状态信息，将各个状态信息返回至控制设备，以使控制设备可以与音频处理设备之间实现双向通信，更为精准地监控音频处理设备，提高音频处理设备工作过程的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例的音频处理设备结构示意图；

图2是本申请另一实施例的音频处理设备结构示意图；

图3是本申请一实施例的音频处理系统结构示意图；

图4是本申请另一实施例的音频处理系统结构示意图。

具体实施方式

发明人进一步研究音频处理方案，发现使用多路IIS模式进行音频数据传输的过程中，存在延时高的问题。发明人又在音频处理过程中采用XMOS芯片，对应的XMOS方案实现多通道方式是通过4路TDM(time-division multiplexing，时分复用技术)实现的，每路TDM只支持八通道，这样会导致各路TDM间存在延时，如：配置成16通道，前8个通道和后8个通道之间在音乐播放时会有一定延时，且只能由XMOS芯片通过HID协议向PC发送数据，不能由PC向XMOS芯片发送数据，存在一定程度的局限性。

针对上述问题，本申请提供的音频处理设备中，控制芯片可以将音频数据通过各音频处理通道分别发送至对应的音频处理电路，以使各路音频处理电路同时处理接收的音频数据，实现多通道处理，提高音频处理效果；其中控制芯片可以包括XMOS芯片等多核控制芯片，不需要安装相关驱动，就可以兼容Windows10系统等其他控制系统，灵活性高，可扩展性强。控制设备通过USB接口连接控制芯片，可以保证相关数据传输过程中的可靠性，使控制设备和音频处理设备之间可以基于UAC2.0高速协议传输数据，可以提高数据传输效率，避免出现延时高、丢帧等状况。

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

本申请第一方面提供一种音频处理设备，参考图1所示，上述音频处理设备包括控制芯片110和音频处理模块120，音频处理模块120包括多路音频处理电路，例如音频处理模块120可以包括图1所示音频处理电路121、音频处理电路122、……、音频处理电路12n等多路音频处理电路。

所述控制芯片110配有时分复用通道，所述时分复用通道包括多个音频通道(如slot)，各个音频通道分别连接一路所述音频处理电路，形成对应的音频处理通道；所述控制芯片110用于接收控制设备(图1未示出)下发的音频数据，将所述音频数据通过各个所述音频通道分别发送至对应的所述音频处理电路，以使各路所述音频处理电路同时处理接收的音频数据，实现多通道处理，提高音频处理效果。

上述控制芯片110可以多核控制芯片、单片机(如STM32等等)和其他功耗低且性能稳定的智能控制芯片；多核控制芯片可以包括XMOS芯片等能够配置多路音频处理通道的芯片。各路音频处理电路可以分别包括音频放大电路或者demo板(演示开发板)等用于处理音频信号的电路。时分复用通道可以包括TDM通道，以实现多通道配置。可选地，上述音频通道包括slot，即时分复用通道配置有多个slot，各个slot都在一条总线(如IIC)上，这一条总线分别连接各路音频处理电路(如PA芯片)，这样各路音频处理电路就能从一条总线上对应的slot处获取对应数据。

上述音频处理设备中，控制芯片110配置有包括多个音频通道的时分复用通道，各个音频通道分别连接一路音频处理电路，形成对应的音频处理通道，这样控制芯片110接收控制设备下发的音频数据后，可以将音频数据通过各音频处理通道分别发送至对应的音频处理电路，以使各路音频处理电路同时处理接收的音频数据，实现多通道处理，提高音频处理效果；此外控制芯片110通过时分复用通道包括的多个音频通道分别与对应的音频处理电路进行音频数据传输，能够同时传输多路音频数据，降低各路音频数据传输过程中的延迟，进一步提高音频处理效果。

在一个实施例中，参考图2所示，上述音频处理设备还包括分别连接各路所述音频处理电路的播放组件130，以为音频处理设备提供播放功能。可选地，上述播放组件130可以包括喇叭等用于播放音频的组件。

在一个实施例中，所述控制芯片的各个所述音频通道分别通过通信总线连接对应的所述音频处理电路，以使控制芯片通过各个音频通道对应的通信总线与对应音频处理电路进行稳定地通信。可选地，上述通信总线可以包括IIC(Inter-Intergrated Circuit，集成电路总线)。

在一个示例中，各路所述音频处理电路分别包括寄存器；所述控制芯片还用于通过各所述音频通道对应的通信总线向对应音频处理电路的寄存器读写数据，以向寄存器写入数据，配置对应寄存器，从寄存器读取数据，获取寄存器信息，根据寄存器信息调控寄存器或者寄存器所在的音频处理电路。

在一个实施例中，所述音频处理电路包括至少一个功率放大器(PA，PowerAmplification)，以放大相应的音频数据。可选地，各路音频处理电路可以分别包括功率放大器，也可以包括串联的多个功率放大器。可选地，音频处理设备中音频处理电路的路数可以依据对应音频处理场景的具体需求和/或控制芯片的特征等因素设定；例如音频处理电路的路数可以与控制芯片中时分复用通道包括的音频通道数量一致；又例如若控制芯片包括STM32芯片，对应音频处理电路的路数最多可以配置为16；又例如若控制芯片包括XMOS芯片，对应音频处理电路的路数可以设为2、8、12、16或者20路等等；以实现对应场景所需的多通道音频处理。

在一个实施例中，所述控制芯片包括XMOS芯片，该芯片不需要安装相关驱动，就可以兼容Windows10系统等其他控制系统，灵活性高，可扩展性强。可选地，XMOS芯片可以包括依据控制需求设计的XMOS开发板，以进一步提高XMOS芯片的可扩展性。可选地，XMOS芯片也可以包括依据需求选购的一些多核控制芯片，如芯片型号为XE216-512-TQ128的芯片等等，

以上音频处理设备中，控制芯片配置有包括多个音频通道的时分复用通道，各个音频通道分别连接一路音频处理电路，形成对应的音频处理通道，这样控制芯片接收控制设备下发的音频数据后，可以将音频数据通过各音频处理通道分别发送至对应的音频处理电路，以使各路音频处理电路同时处理接收的音频数据，实现多通道处理，提高音频处理效果；其中控制芯片通过时分复用通道包括的多个音频通道分别与对应的音频处理电路进行音频数据传输，能够同时传输多路音频数据，降低各路音频数据传输过程中的延迟，进一步提高音频处理效果；上述控制芯片包括XMOS芯片等多核控制芯片，不需要安装相关驱动，就可以兼容Windows10系统等其他控制系统，灵活性高，可扩展性强。

本申请在第二方面提供一种音频处理系统，参考图3所示，上述音频处理系统包括控制设备210、通信接口(图中未示出)和上述任一实施例所述的音频处理设备110。所述控制设备210通过所述通信接口连接所述音频处理设备100，以通过该通信接口向音频处理设备100下发数据或者读取数据。可选地，上述通信接口可以包括设于控制设备210的第一接口部分和设于音频处理设备110的第二接口部分，第一接口部分和第二接口部分相互协助，以实现控制设备210与音频处理设备110之间的数据传输。可选地，上述通信接口可以包括USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口等通过插入实现连接，拔出实现断开的接口，也可以包括蓝牙等通过无线方式进行数据传输的接口。

在一个实施例中，所述控制设备用于通过所述通信接口向所述音频处理设备下发音频数据和/或控制数据；所述音频处理设备还用于根据所述控制数据将所述音频数据通过各个音频通道分别发送至对应的所述音频处理电路。

具体地，控制设备可以将需要播放的音频数据发送至音频处理设备，音频处理设备中，控制芯片可以接收上述音频数据，将音频数据通过各个音频通道分别发送至对应的音频处理电路，以使各路音频处理电路同时处理接收的音频数据。控制设备也可以控制数据发送至音频处理设备，音频处理设备中，控制芯片可以接收上述控制数据，依据控制数据控制各路音频处理电路，例如控制芯片可以将控制数据通过各个音频通道分别发送至对应的音频处理电路，这样音频处理电路可以得到准确控制，以对相应音频数据进行精准高效地处理。可选地，控制数据可以包括依据寄存器信息等音频处理设备回传的信息所生成的数据，用于调节音频处理设备或者音频处理电路，以使音频处理设备或者音频处理电路更为稳定地工作。

在一个实施例中，所述控制设备用于读取配置信息，根据所述配置信息配置所述音频处理设备，以准确有效地配置音频处理设备。具体地，控制设备可以生成或者读取相关配置数据，将配置数据发送至音频处理设备的控制芯片，控制芯片可以接收上述配置数据，依据配置数据配置各路音频处理电路，例如控制芯片可以将配置数据通过各个音频通道分别发送至对应的音频处理电路等等，以分别准确地配置各路音频处理电路。可选地，控制设备在对音频处理设备进行配置等控制时，可以示出UI(人机交互)界面，以使用户通过UI界面输入配置数据，以提高控制设备所获取的配置数据的准确性。可选地，控制设备可以依据对应应用场景和/或该应用场景需要使用的音频通道数等特征生成各路音频处理电路的配置信息，将各个配置信息分别发送至对应的控制芯片，使控制芯片通过各路通信总线，将配置数据分别写入对应音频处理电路的寄存器，以实现对应寄存器的配置，提高配置过程中的精准性。可选地，控制设备可以在每次开始进行音频数据处理时，读取配置信息，以采用所读取的配置信息配置音频处理设备，保证后续进行音频数据处理过程中的可靠性。

在一个实施例中，所述音频处理设备用于获取各路所述音频处理电路的状态信息，将各个所述状态信息返回至所述控制设备；所述控制设备用于根据所述状态信息监控各路所述音频处理电路，以实时监控音频处理电路。可选地，上述状态信息可以包括IV数据(电压电流数据)等表征音频处理电路状态的信息，以依据状态信息对上述音频处理电路进行调节和/或控制等监控，保证音频处理电路工作过程中的可靠性。

在一个示例中，所述音频处理电路包括寄存器；所述音频处理电路的状态信息包括对应的寄存器信息，以通过寄存器信息获取对应的寄存器状态，进而获取对应音频处理电路的工作状态。可选地，若控制芯片包括XMOS芯片，音频处理电路包括PA，控制设备在对音频处理设备进行配置等控制时示出UI界面，此时用户可以向UI界面输入寄存器的配置信息，控制设备将UI界面接收的配置信息发送至XMOS芯片，XMOS可以依据配置信息给各PA配置寄存器，配置成功后可以PA准确地处理音频，将处理后的音频传输至播放组件进行播放；同时XMOS芯片还可以录制从PA端返回的IV数据等状态信息，将状态信息上传至控制设备。

在一个示例中，控制设备还可以依据对应音频处理电路是否需要回传状态信息等特征，生成音频处理电路的配置信息，例如配置信息可以携带相关回传开启标志，这样依据该配置信息配置后的音频处理电路能够向控制设备回传状态信息，又例如配置信息可以携带相关回传关闭标志，这样依据该配置信息配置后的音频处理电路仅接收控制设备下方的各类数据，无需向控制设备回传相关数据等等，这样所确定的配置信息能够匹配整个音频处理系统的响应特征。

在一个实施例中，所述通信接口包括USB接口，以保证相关数据传输过程中的可靠性。相应地，控制设备和音频处理设备(如XMOS芯片等控制芯片)之间可以基于USB AUDIOCLASS 2.0高速协议(UAC2.0高速协议)传输数据，以提高数据传输效率，避免出现延时高、丢帧等状况。可选地，控制设备通过HID(human interface device，人机接口设备)协议获取寄存器对应的配置信息，向XMOS芯片发送用来配置PA等音频处理电路的配置信息。

在一个示例中，所述控制设备包括计算机(PC)，以更为稳定便利地控制音频处理设备。具体地，若PC端通过UI(人机交互界面)获取配置信息，控制芯片包括XMOS芯片，音频处理电路包括PA，播放组件包括喇叭，音频处理系统也可以参考图4所示，图4所示PC端的UI可以通过HID协议读取用来配置PA的配置信息，向XMOS芯片发送配置信息，XMOS芯片接收配置信息以配置各PA的寄存器，使各PA能够精准处理对应音频，PC也可以通过HID来接收XMOS芯片从PA上读取的寄存器数据，这样XMOS芯片与PC间可以通过HID等协议进行双向通信，PC端可以通过UI来配置或读取PA的寄存器。进一步地，PC与XMOS芯片之间可以基于UAC2.0高速协议传输相关数据，如PC可以通过UAC2.0高速协议将音频数据发送至XMOS芯片，并通过UAC2.0高速协议接收由XMOS返回的状态信息等其他数据，以提高数据传输效率。

以上音频处理系统中，音频处理设备可以同时处理多个通道的音频数据，具有较高的音频处理效果；通信接口包括USB接口，可以保证相关数据传输过程中的可靠性，使控制设备和音频处理设备之间可以基于UAC2.0高速协议传输数据，可以提高数据传输效率，避免出现延时高、丢帧等状况；音频处理设备还可以获取各路音频处理电路的状态信息，将各个状态信息返回至控制设备，以使控制设备可以与音频处理设备之间实现双向通信，更为精准地监控音频处理设备，提高音频处理设备工作过程的可靠性。

本申请在第三方面提供一种电子设备，包括上述任一实施例所述的音频处理设备，或者上述任一实施例所述的音频处理系统，以处理多个通道的音频数据，适用于车载多媒体等需要多通道音频数据处理的应用场景，以提高音频处理效果，从而提高音频播放效果。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (13)

1.一种音频处理设备，其特征在于，包括控制芯片和音频处理模块，所述音频处理模块包括多路音频处理电路；

所述控制芯片配置有时分复用通道，所述时分复用通道包括多个音频通道，各个音频通道分别连接一路所述音频处理电路；

所述控制芯片用于接收控制设备下发的音频数据，将所述音频数据通过各个所述音频通道分别发送至对应的所述音频处理电路，以使各路所述音频处理电路同时处理接收的音频数据。

2.根据权利要求1所述的音频处理设备，其特征在于，还包括分别连接各路所述音频处理电路的播放组件。

3.根据权利要求1所述的音频处理设备，其特征在于，所述控制芯片的各个所述音频通道分别通过通信总线连接对应的所述音频处理电路。

4.根据权利要求3所述的音频处理设备，其特征在于，各路所述音频处理电路分别包括寄存器；

所述控制芯片还用于通过各所述音频通道对应的通信总线向对应音频处理电路的寄存器读写数据。

5.根据权利要求1所述的音频处理设备，其特征在于，所述音频处理电路包括至少一个功率放大器。

6.根据权利要求1所述的音频处理设备，其特征在于，所述控制芯片包括XMOS芯片。

7.一种音频处理系统，其特征在于，包括控制设备、通信接口和权利要求1至6任一项所述的音频处理设备；

所述控制设备通过所述通信接口连接所述音频处理设备。

8.根据权利要求7所述的音频处理系统，其特征在于，所述控制设备用于通过所述通信接口向所述音频处理设备下发音频数据和/或控制数据；所述音频处理设备用于根据所述控制数据将所述音频数据通过各个音频通道分别发送至对应的所述音频处理电路。

9.根据权利要求7所述的音频处理系统，其特征在于，所述控制设备用于读取配置信息，根据所述配置信息配置所述音频处理设备。

10.根据权利要求7所述的音频处理系统，其特征在于，所述音频处理设备用于获取各路所述音频处理电路的状态信息，将各个所述状态信息返回至所述控制设备；

所述控制设备用于根据所述状态信息监控各路所述音频处理电路。

11.根据权利要求10所述的音频处理系统，其特征在于，所述音频处理电路的状态信息包括对应的寄存器信息。

12.根据权利要求7所述的音频处理系统，其特征在于，所述通信接口包括USB接口；和/或，所述控制设备包括计算机。

13.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的音频处理设备，或者权利要求7至12任一项所述的音频处理系统。

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