CN117896654B - 一种chime音效生成方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及chime音效控制技术领域,具体涉及一种chime音效生成方法及控制系统,首先在MCU上实现了IIS总线接口,通过配置IIS总线参数,使得MCU与音频播放模块的匹配,确保音频数据传输的准确性;引入预定义音效表,通过CAN信号传输用户选择的音效参数,实现了音效的个性化定制。采用MCU的PWM模块生成音频信号,灵活控制频率和音量,最终连接到外部音频播放模块进行播放。本发明实现了chime音效的精确生成,提供了全面、灵活和高效的音效。
Description
技术领域
本发明涉及chime音效控制技术领域,具体涉及一种chime音效生成方法及控制系统。
背景技术
汽车chime音是指汽车内部发出的一种声音信号。它通常用于提供驾驶员和乘客一些重要的提示和警告信息。不同的汽车品牌和型号可能会有不同的chime音设计,但一般来说,它们都是通过车辆的音频系统发出的简短、清脆的声音。
汽车chime音的作用是提醒驾驶员注意某种特定情况或者执行某种操作。例如,当驾驶员没有系好安全带时,会听到连续而持续的提示音;当车辆的门没有关闭好或者钥匙还在点火孔中时,也会有相应的提示音。此外,chime音还可以用于提醒驾驶员开启或关闭车辆的特定功能,比如车灯、雨刷等。总之,汽车chime音是为了提供必要的警示和指示信息,让驾驶员和乘客能够更加安全和便利地使用汽车。
目前汽车上的chime音播放主要是依赖于DSP芯片供应商提供的已有模块。然而,使用已有模块会限制汽车制造商对chime音的个性化和定制化能力,已有模块只提供有限的配置选项和设置参数,无法满足所有特定的chime音需求。同时也意味着汽车制造商要依赖于DSP芯片供应商的技术支持和更新。如果供应商没有及时提供新的功能或者升级,汽车制造商可能无法获得最新的音效功能。
发明内容
发明目的:本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种chime音效生成方法及控制系统,提供全面、灵活和高效的音效。
技术方案:本发明所述chime音效生成方法,包括如下步骤:
S1:获取行车状态;
S2:判定行车状态中是否有发出chime音的需求,若有,执行S3;
S3:接收用户通过CAN通讯模块传输的频率选择信号,解析频率选择信号并通过DMA通道读取内部存储器中的预定义音效表,根据解析的频率选择信号从预定义音效表中选择对应的chime音效参数;
S4:根据选择的chime音效参数生成对应的音频信号,包括通过PWM模块配置音频波形,并使用定时器或延时功能控制音频信号的持续时间;
S5:生成的音频信号通过IIS总线发送到音频播放模块,转化输出对应的音频。
进一步完善上述技术方案,所述预定义音效表包含不同类型的chime音效参数,所述音效参数包括频率、脉冲宽度、脉冲周期和相位偏移。
进一步地,所述PWM模块根据音效参数中的频率、脉冲宽度、脉冲周期、相位偏移分别配置PWM信号的频率、脉冲宽度、脉冲周期以及信号在周期开始时的高低电平,以生成不同音效。
进一步地,所述IIS总线通过配置工作模块、时钟源、数据格式、位宽、时钟速率,使得所述PWM模块与所述音频播放模块之间的工作模块一致、时钟源一致、数据格式一致、位宽匹配、时钟速率匹配。
进一步地,所述音频播放模块包括滤波器、音频放大器和喇叭,所述PWM模块输出音频信号经所述滤波器滤波、音频放大器放大后由所述喇叭播放。
用于实现上述chime音效生成方法的控制系统,包括:
嵌入式控制单元,被配置为具有CAN通讯模块、声音处理模块、PWM模块,同时支持IIS总线接口,并包含以下硬件资源:内部存储器、IIS控制器、DMA控制器;所述内部存储器中存储有预定义音效表,所述预定义音效表包括不同类型的chime音效参数;所述CAN通讯模块与所述声音处理模块相连,用于将用户输入的频率选择信号传输至所述声音处理模块;所述声音处理模块对所述CAN通信模块传输的频率选择信号进行解析,根据解析的频率选择信号从预定义音效表中选择对应的chime音效参数,并将chime音效参数传输至所述PWM模块,所述PWM模块根据chime音效参数生成对应的音频信号;
IIS总线,通过所述嵌入式控制单元的IIS控制器配置IIS总线的工作模式、时钟源、数据格式、位宽和时钟速率参数,使得所述嵌入式控制单元与外部的音频播放模块相匹配;
音频播放模块,通过IIS总线接收所述PWM模块输出的音频信号,转化输出对应的音频。
进一步地,通过配置所述DMA控制器的寄存器或设置函数形成DMA通道实现所述声音处理模块与所述内部存储器之间音效参数的传输。
进一步地,所述预定义音效表包含的chime音效参数有频率、脉冲宽度、脉冲周期和相位偏移。
进一步地,所述PWM模块根据音效参数中的频率、脉冲宽度、脉冲周期、相位偏移分别配置PWM信号的频率、脉冲宽度、脉冲周期以及信号在周期开始时的高低电平,以生成不同音效。
进一步地,所述音频播放模块包括滤波器、音频放大器和喇叭,所述PWM模块输出音频信号经所述滤波器滤波、音频放大器放大后由所述喇叭播放。
有益效果:与现有技术相比,本发明的优点在于:通过确保MCU支持IIS总线接口及相应硬件资源,以及外部音频播放模块的使用,实现了硬件的兼容性和可扩展性,为音频信号处理提供了必要的基础。
通过配置IIS总线参数,确保与外部音频播放模块相匹配,保证了音频数据传输的稳定性和准确性,匹配规则涵盖工作模式、时钟源、数据格式、位宽和时钟速率等,有助于防止音质下降、数据错误或播放异常等问题。
创建音效表并通过CAN信号传输信息,允许用户选择不同类型的chime音效参数,这种可定制性使得系统适应多样化的音效需求,例如转向灯的声音频率可以通过用户的选择实现。
采用MCU的PWM作为数字波形发生器,为音频信号生成提供了一种灵活、普遍可用的选择,这有助于解决一些芯片可能不支持DAC的情况,提高了系统的通用性和可靠性。
将预定义的音效参数存储在MCU的内部存储器中,并通过DMA通道实现高效的音频数据传输,使系统能够有效地存储和播放各种chime音效。
本发明结合了硬件配置、数字信号处理、音效表的定制和程序设计等多个方面,为生成chime音效提供了一种全面、灵活和高效的解决方案,适用于多种应用场景。
附图说明
图1是本发明中用于chime音效生成的控制系统;
图2是本发明中用于chime音效生成方法。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1:如图1所示的用于chime音效生成的控制系统,包括以下几个部分。
1、硬件准备:确保嵌入式控制单元(MCU)支持IIS总线接口,并具备相关的硬件资源,包括IIS控制器、DMA(直接内存访问)控制器和相应的引脚连接,按照芯片手册进行相应配置。
2、配置IIS总线:使用MCU配置寄存器或设置函数,配置IIS总线的工作模式、时钟源、数据格式(例如左对齐、右对齐等)、位宽和时钟速率等参数。这些参数需要与外部的滤波器匹配,IS总线通过时钟信号(BCLK)、帧同步信号(LRCK)和数据信号(SD)三条线来传输数据,时钟信号用来控制数据的传输速率,帧同步信号用来区分左右声道,数据信号用来传输PWM输出的信号。IIS总线将PWM输出的信号分为多个采样点,每个采样点对应一个数据信号的高低电平。采样点的数量和时长取决于IIS总线的时钟速率和位宽。一般来说,时钟速率越高,位宽越大,采样点越多,音频信号的质量越高。IIS总线将采样点按照一定的顺序和格式传输给滤波器,滤波器根据IIS总线的数据格式和位宽来解析和处理音频信号,滤波器可以对音频信号进行放大、降噪、均衡等操作,以改善音频信号的效果。
工作模式匹配:MCU的IIS总线支持多种工作模式,如主机模式、从机模式和双机模式等。需要确保MCU和滤波器的工作模式一致。
时钟源匹配:IIS总线的时钟源可以选择外部时钟源或MCU内部时钟源,根据滤波器的要求选择合适的时钟源,并确保时钟频率匹配,以保证数据传输的稳定性和准确性。
数据格式匹配:IIS总线支持多种数据格式,如左对齐、右对齐、标准I2S和DSP格式等。需要确保MCU和滤波器的数据格式一致,以便正确解析和处理音频数据。
位宽匹配:MCU的IIS总线通常支持不同的位宽,如16位、24位和32位等。需要根据滤波器的位宽要求选择合适的位宽,并确保匹配,以防止数据丢失或溢出。
时钟速率匹配:IIS总线的时钟速率决定了音频数据的采样率。需要确保MCU和滤波器的时钟速率一致,以避免音频播放速度异常或失真。
在信号传输中,这些匹配规则体现在数据的正确传送和解析上。当MCU与滤波器的参数匹配正确时,IIS总线能够准确地传输音频数据,并保持数据的完整性和一致性。如果参数不匹配,可能会导致音质下降、数据错误或无法正常播放音频等问题。
3、预定义音效表:创建一个音效表,其中包含不同类型的chime音效的参数,根据需要从表中选择相应的参数。如转向灯的声音分为不同频率,用户需要哪种频率的声音都可以通过CAN通讯模块传输信息,声音处理模块接收到对应的CAN信号解析信号信息,提取转向灯频率,根据频率在音效表中查找该频率下转向灯的声音信息交给数字波形发生器,调整PWM的周期和占空比进行音频信号生成。
(1)频率:这是音频信号的基本参数之一,决定了声音的音高。在创建音效表时,你需要为每种类型的chime音设定特定的频率。
(2)脉冲宽度:这是PWM信号的一个重要参数,决定了信号在一个周期内高电平和低电平各自所占的时间比例。这个参数可以影响声音的音色和音量。
(3)脉冲周期:这是PWM信号完成一个周期所需的时间。这个参数也会影响声音的音色和音量。
(4)相位偏移:这是脉冲宽度调制信号的另一个重要参数,它决定了信号在每个周期开始时是在高电平还是低电平开始。这可以用来实现一些特殊的效果,例如模拟回声或者其他的音效。
频率参数会直接影响到音频信号的音高,频率高的音频信号产生的声音音调较高,频率低的声音音调则较低,在生成音频信号时,MCU会根据音效表中的频率参数来调整PWM信号的频率,从而生成相应的音频信号。
脉冲宽度参数会影响到音频信号的音色和音量。脉冲宽度较宽时,音频信号的音色较深沉,音量也会较大;而脉冲宽度较窄时,音频信号的音色较清脆,音量也会较小。MCU会根据音效表中的脉冲宽度参数来调整PWM信号的脉冲宽度,从而生成相应的音频信号。
脉冲周期参数也会影响到音频信号的音色和音量。脉冲周期较短的音频信号音色较尖锐,音量也会较大;而脉冲周期较长的音频信号音色较柔和,音量也会较小。MCU会根据音效表中的脉冲周期参数来调整PWM信号的脉冲周期,从而生成相应的音频信号
4、数字波形发生器:目前大多数MCU播放音频都是采用DAC进行输出,但是不是每个芯片都会设置DAC,因此,使用MCU的PWM(脉宽调制)来生成音频信号,PWM此时作为一个DAC进行语音信号的输出,经过功率放大器、喇叭,将数字信号变成声音信号正常输出。
声音是一种波,通过空气振动等弹性介质传递到人的耳朵里引起耳膜震动,经过大脑处理后产生听觉。波有两个特征:频率和振幅。对于单片机来说,频率是单片机本来就具有的特性,可以通过时钟产生特定频率的信号。而对于振幅则可以通过位宽深度来进行表述,比如8位的位宽深度则可以表达的量化数据为0-256之间的数据。
模拟信号是一个不断变化的电压,它可以完美表达不断变化的声波。麦克风可以将传入的声音转换为代表声音的模拟电信号,这些电信号通过扬声器将模拟电信号转换成原始声音。如今模拟信号可以变成数字信号存在硬盘中,用0或者1则表示音频信号的信息。因此就可以根据预定义的参数设置PWM的周期和占空比,以控制输出频率和音量。使用MCU的定时器或延时功能,结合预定义的参数,来控制chime音效的持续时间。通过设置定时器的计数周期或延时的时间间隔来控制音效的播放时间。
周期是指PWM波形一个完整的循环所需要的时间。音频信号的频率与PWM周期的倒数成正比,因此可以通过设置PWM周期来控制输出音频的频率,较短的周期将产生较高的频率,而较长的周期将产生较低的频率。
占空比是指PWM波形中高电平(ON)所占据的时间比例。在音频应用中,占空比可以用来控制音量大小,较高的占空比将产生较大的音量,而较低的占空比将产生较小的音量。通常情况下,占空比的范围是0%到100%之间。
MCU通常会提供定时器和延时功能,用于生成精确的时间延迟。在音频应用中,可以利用定时器或延时功能来控制chime音效的持续时间。通过设置定时器的计数周期或延时的时间间隔,可以确定音效的播放时间。MCU最终通过IIS总线输出至滤波器,定时器只是确保时序正确,不参与输出。
5. 生成和播放:将预定义的音效参数存储在MCU的内部存储器中,配置DMA通道来实现高效的音频数据传输,接收到对应的CAN信号时将音频参数从内存缓冲区传输到声音处理模块,以便生成后通过IIS总线发送,通过PWM模块生成声波,然后IIS总线传输到滤波器后连接到外部音频放大电路或扬声器进行播放。
6. 程序设计和集成:编写相应的程序代码来实现波形生成、计时控制以及音频输出功能,以产生所需的chime音效。
实施例2:如图2所示的chime音效生成方法,包括如下步骤:
S1:获取行车状态;
S2:判定行车状态中是否有发出chime音的需求,若有,执行S3;
S3:接收用户通过CAN通讯模块传输的频率选择信号,解析频率选择信号并通过DMA通道读取内部存储器中的预定义音效表,根据解析的频率信号从预定义音效表中选择对应的chime音效参数;
S4:根据选择的chime音效参数生成对应的音频信号,包括通过PWM模块配置音频波形,并使用定时器或延时功能控制音频信号的持续时间;
S5:生成的音频信号通过IIS总线发送到音频播放模块,转化输出对应的音频。
如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种chime音效生成方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:获取行车状态;
S2:判定行车状态中是否有发出chime音的需求,若有,执行S3;
S3:接收用户通过CAN通讯模块传输的频率选择信号,解析频率选择信号并通过DMA通道读取内部存储器中的预定义音效表,根据解析的频率选择信号从预定义音效表中选择对应的chime音效参数;
S4:根据选择的chime音效参数生成对应的音频信号,包括通过PWM模块配置音频波形,并使用定时器或延时功能控制音频信号的持续时间;
S5:生成的音频信号通过IIS总线发送到音频播放模块,转化输出对应的音频。
2.根据权利要求1所述的chime音效生成方法,其特征在于:所述预定义音效表包含不同类型的chime音效参数,所述音效参数包括频率、脉冲宽度、脉冲周期和相位偏移。
3.根据权利要求2所述的chime音效生成方法,其特征在于:所述PWM模块根据音效参数中的频率、脉冲宽度、脉冲周期、相位偏移分别配置PWM信号的频率、脉冲宽度、脉冲周期以及信号在周期开始时的高低电平,以生成不同音效。
4.根据权利要求1所述的chime音效生成方法,其特征在于:所述IIS总线通过配置工作模块、时钟源、数据格式、位宽、时钟速率,使得所述PWM模块与所述音频播放模块之间的工作模块一致、时钟源一致、数据格式一致、位宽匹配、时钟速率匹配。
5.根据权利要求1所述的chime音效生成方法,其特征在于:所述音频播放模块包括滤波器、音频放大器和喇叭,所述PWM模块输出音频信号经所述滤波器滤波、音频放大器放大后由所述喇叭播放。
6.用于实现权利要求1所述的chime音效生成方法的控制系统,其特征在于,包括:
嵌入式控制单元,被配置为具有CAN通讯模块、声音处理模块、PWM模块,同时支持IIS总线接口,并包含以下硬件资源:内部存储器、IIS控制器、DMA控制器;所述内部存储器中存储有预定义音效表,所述预定义音效表包括不同类型的chime音效参数;所述CAN通讯模块与所述声音处理模块相连,用于将用户输入的频率选择信号传输至所述声音处理模块;所述声音处理模块对所述CAN通讯模块传输的频率选择信号进行解析,根据解析的频率选择信号从预定义音效表中选择对应的chime音效参数,并将chime音效参数传输至所述PWM模块,所述PWM模块根据chime音效参数生成对应的音频信号;
IIS总线,通过所述嵌入式控制单元的IIS控制器配置IIS总线的工作模式、时钟源、数据格式、位宽和时钟速率参数,使得所述嵌入式控制单元与外部的音频播放模块相匹配;
音频播放模块,通过IIS总线接收所述PWM模块输出的音频信号,转化输出对应的音频。
7.根据权利要求6所述的控制系统,其特征在于:通过配置所述DMA控制器的寄存器或设置函数形成DMA通道实现所述声音处理模块与所述内部存储器之间音效参数的传输。
8.根据权利要求7所述的控制系统,其特征在于:所述预定义音效表包含的chime音效参数有频率、脉冲宽度、脉冲周期和相位偏移。
9.根据权利要求8所述的控制系统,其特征在于:所述PWM模块根据音效参数中的频率、脉冲宽度、脉冲周期、相位偏移分别配置PWM信号的频率、脉冲宽度、脉冲周期以及信号在周期开始时的高低电平,以生成不同音效。
10.根据权利要求9所述的控制系统,其特征在于:所述音频播放模块包括滤波器、音频放大器和喇叭,所述PWM模块输出音频信号经所述滤波器滤波、音频放大器放大后由所述喇叭播放。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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