KR100253279B1 - 퍼스널컴퓨터의음악연주데이터페치회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로에 관한 것으로, 종래에는 음악 연주 프로그램의 시리얼 연주 데이터를 소프트웨어적으로 페치함으로 인해 퍼스널 컴퓨터(PC)의 운영체제(OS)에 너무 의존하게 되어 도스(DOS), 윈도우 3.1, 윈도우 95에 따라 동작이 되지 않는 프로그램이 생기게 되는 문제점과, 각 컨트롤러 마다 프로그램을 개별적으로 만들어 주어야 하는 번거로움이 있다. 따라서 본 발명은 시리얼 연주 데이터를 전송하는 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)에서 전송되는 시리얼 연주 데이터를 시리얼로 받아 들여 저장하는 미디 인터페이스(202)와; 상기 미디 인터페이스로 보오드 레이트(Baud Rate)를 발생하여 시리얼 연주 데이터의 전송속도를 조절하도록 하고, 상기 시리얼 연주 데이터 입력시 내부 인터럽트를 발생하는 타이머(204)와; 상기 타이머로 부터 내부 인터럽트 발생시 상기 미디 인터페이스를 거쳐 입력된 시리얼 연주 데이터에 대응하는 음색, 음파 등을 만들기 위해 퍼스널 컴퓨터의 씨피유와 필요한 정보를 송수신하고, 외부로 부터 인터럽트 발생시 시리얼 연주 데이터를 수신하기 위한 준비를 행하는 리소스 컨트롤러(203)로 이루어진 미디 인터페이스 컨트롤러(200)와; 상기 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)로 부터 미디 인터페이스 컨트롤러(200)로 전송되는 데이터를 버퍼링하여 송신요구시 상기 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)로 다시 전송하는 버퍼(201)를 이용하여 음악 연주 프로그램의 시리얼 미디 데이터를 페치하여 퍼스널 컴퓨터의 운영체제에 대한 의존성을 줄이고, 미디 인터페이스 컨트롤러에서 범용 비동기송수신기(UART)의 수신 채널만으로 송수신을 함께 수행하여 칩 사이즈를 줄이고, 시리얼 미디 데이터가 필요할 때 인터럽트를 사용하지 않고 버퍼를 사용하여 직렬로 출력하도록 함으로써 씨피유의 성능을 향상시키도록 한다.

Description

퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로{MUSICAL PERFORMANCE DATA FETCH CIRCUIT FOR PERSONAL COMPUTER}
본 발명은 음악 연주 프로그램의 시리얼 연주 데이터를 하드웨어적으로 페치(fetch)하여 퍼스널 컴퓨터(PC)의 운영체제(Operating System)에 대한 의존성을 줄이도록 한 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로에 관한 것으로, 특히 범용 비동기 송수신기에서 수신 채널로만 미디 데이터를 송수신하여 칩 사이즈를 줄일 수 있도록 한 미디 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로에 관한 것이다.
종래 퍼스널 컴퓨터(PC)에서 음악 연주를 위한 사운드 카드의 블록 구성은, 도 1에 도시된 바와같이, 퍼스널 컴퓨터의 씨피유(CPU)에서 입력되는 미디(MIDI:Musical Instrument Device Interface) 신호를 받아 디지털의 미디 데이터로 변환하거나 내부의 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환시켜 출력하는 코덱(CODEC:10)과; 음색데이터를 저장하고 있는 음색 롬(30)과; 상기 음색 데이터 입력시 그에 해당하는 음색을 만들어 출력하는 사운드 아이씨(20)과; 상기 코덱(10)으로 부터 전송된 미디 신호에 따라 내부에 저장되어 있는 마이크로 프로그램을 수행하는 마이크로 프로그램 컨트롤유닛(40)과; 상기 마이크로 프로그램 컨트롤유닛(40)의 마이크로 프로그램을 수행할 때 필요로 하는 프로그램 코드를 저장하고 있는 프로그램 롬(50)과; 상기 마이크로 프로그램 수행시 필요한 데이터를 저장하는 램(60)과; 사인 파형을 이용하여 필요로 하는 음파를 만들어 출력하는 주파수 변조 아이씨(70)로 구성된다.
이와같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 퍼스널 컴퓨터(PC)의 씨피유(CPU:Central Processing Unit)에서 "피아노의 가운데 도를 연주해라(PLAY)"라는 미디신호가 사운드 카드로 입력되면, 코덱(10)에서 받아 디지털의 미디 데이터로 변환시켜 마이크로 프로그램 컨트롤 유닛(40)으로 전송한다.
상기 마이크로 프로그램 컨트롤 유닛(40)은 마이크로 프로그램을 실행시키고, 입력된 미디 데이터를 분석한다.
이후에 음색 롬(30)으로 부터 가운데 도에 해당하는 음색 데이터를 찾아 읽어와 인식한 후 사운드 아이씨(20)를 제어하여 음색을 만들고, 주파수 변조 아이씨(70)를 제어하여 음파를 만들어 코덱(10)으로 전송한다.
그러면 상기 코덱(10)은 마이크로 프로그램 컨트롤 유닛(40)에 의해 만들어진 음색과 음파에 대한 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
상기 마이크로프로그램 컨트롤 유닛(40)이 마이크로프로그램 수행시 필요한 프로그램 코드는 프로그램 롬(50)으로 부터 읽어들여 이용하고, 일시적으로 데이터를 저장하였다가 읽거나 필요한 데이터를 읽어들이는 것은 램(60)을 이용한다.
이상에서와 같이 동작하는 각 기능 블록들을 하드웨어적인 사운드 카드로 구성하여 사용할 경우 칩 사이즈가 커지는 단점을 가지고 있었다.
따라서 도 1의 상부에 도시되어 있는 곳에서, 마이크로 프로그램 컨트롤 유닛(40), 프로그램 롬(50), 램(60) 및 주파수 변조 아이씨(70)를 퍼스널 컴퓨터(PC)의 씨피유(CPU)를 이용하여 소프트웨어적으로 처리하도록 하였다.
즉, 상기 씨피유는 케이크 워크(Cake Walk)와 같은 음악 연주 프로그램과 게임 등을 동시에 수행하는 멀티 태스트(Multitask) 기능이 있어서, 시리얼 미디 데이터를 소프트웨어적으로 페치(fetch)하여 처리한다.
결국, 사운드 카드는, 도 1의 하부에 도시되어 있는 것과 같이, 코덱(10), 사운드 아이씨(20) 및 음색 롬(30)으로만 구성되고, 나머지는 기능 블록에 대해서는 소프트웨어적으로 처리한다.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 음악 연주 프로그램의 시리얼 연주 데이터를 소프트웨어적으로 페치함으로 인해 퍼스널 컴퓨터(PC)의 운영체제(OS)에 너무 의존하게 되어 도스(DOS), 윈도우 3.1, 윈도우 95에 따라 동작이 되지 않는 프로그램이 생기게 되는 문제점과, 각 컨트롤러 마다 프로그램을 개별적으로 만들어 주어야 하는 번거로움이 있다.
따라서 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 음악 연주 프로그램의 시리얼 연주 데이터를 하드웨어적으로 페치하여 처리하도록 함으로써 퍼스널 컴퓨터의 운영체제(OS)에 의존하지 않도록 한 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 범용 비동기 송수신기(UART)에서 수신 채널로만 미디 데이터를 송수신하여 칩 사이즈를 줄일 수 있도록 한 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인터럽트를 사용하지 않고 64바이트 선입선출 메모리를 사용하여 퍼스널 컴퓨터의 씨피유에 의한 연주를 개선할 수 있도록 한 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로를 제공함에 있다.
도 1은 종래 퍼스널 컴퓨터(PC)에서 음악 연주를 위한 사운드 카드의 블록 구성도.
도 2는 본 발명 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로의 블록 구성도.
도 3은 도 2에서, 미디 인터페이스 컨트롤러의 상세 구성도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100 : 사운드 인터페이스 컨트롤러 200 : 미디 인터페이스 컨트롤러
201 : 버퍼 202 : 미디 인터페이스
202a : 범용 비동기송수신기 202b : 필터
202c : 선입선출 메모리 203 : 리소스 컨트롤러
203a : 인터럽트 제어부 203b : 플러그 앤드 플레이
203c : 모드 제어부 204 : 타이머
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로 구성은, 도 2에 도시한 바와같이, 퍼스널 컴퓨터의 씨피유로 부터 전송되는 음악 연주 프로그램의 시리얼 연주 데이터를 받아 전송하는 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)와; 상기 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)로 부터 전송되는 시리얼 연주 데이터를 페치하고, 인터럽트 리퀘스트를 가능하게 하여 음색, 음파 등을 만들 수 있도록 하는 미디 인터페이스 컨트롤러(200)와; 상기 미디 인터페이스 컨트롤러(200)로 전송된 데이터를 퍼스널 컴퓨터에서 요구할 경우 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)에서 전송된 데이터를 버퍼링하여 출력하는 버퍼(201)로 구성한다.
상기 미디 인터페이스 컨트롤러(200)는, 도 3에 도시한 바와같이, 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)에서 전송되는 시리얼 연주 데이터를 시리얼로 받아 들여 저장하는 미디 인터페이스(202)와; 상기 미디 인터페이스(202)로 보오드 레이트(Baud Rate)를 발생하여 시리얼 연주 데이터의 전송속도를 조절하도록 하고, 상기 시리얼 연주 데이터 입력시 내부 인터럽트를 발생하는 타이머(204)와; 상기 타이머(204)로 부터 내부 인터럽트 발생시 상기 미디 인터페이스(202)를 거쳐 입력된 시리얼 연주 데이터에 대응하는 음색, 음파 등을 만들기 위해 퍼스널 컴퓨터의 씨피유와 필요한 정보를 송수신하고, 외부로 부터 인터럽트 발생시 시리얼 연주 데이터를 수신하기 위하여 칩 선택신호
Figure pat00001
, 어드레스
Figure pat00002
, 리드신호
Figure pat00003
및 라이트신호
Figure pat00004
등을 송수신하는 리소스 컨트롤러(203)로 구성한다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
퍼스널 컴퓨터(PC)의 씨피유(CPU)로 부터 음악 연주 프로그램의 시리얼 연주 데이터가 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)로 송신되면, 상기 사운트 인터페이스 컨트롤러(100)는 미디 인터페이스 컨트롤러(200)로 전송하여 준다.
이에 상기 미디 인터페이스 컨트롤러(200)의 수신단(Rx)을 거쳐 수신되면 버퍼(201)와 미디 인터페이스(202)에서 각각 입력받는다.
여기서 버퍼(201)를 사용하는 이유는 팬-아웃(fan out) 문제 때문에 보드(board) 바깥에 병렬로 송신단(Tx)를 따로 두지않고 미디 인터페이스 컨트롤러(200) 내부에 달아 직렬로 다시 사운드 인터페이스 컨트롤러(100)로 보낸다.
그리고, 시리얼 연주 데이터를 입력받은 미디 인터페이스(202)의 범용 비동기 송수신기(202a)에서 필터(202b)로 출력한다.
이에 따라 필터(202b)는 데이터를 약 10ms의 시간안에 타임 코드(time code), 액티브 센스신호(active sense signal)등의 미디 데이터를 필터링하여 추출한다.
이렇게 추출된 미디 데이터는 선입선출 메모리(202c)에 저장된다.
그리고, 상기 버퍼(201)는 수신된 시리얼 연주 데이터를 저장하고, 크기는 64바이트(Byte)이다.
이렇게 수신된 시리얼 연주 데이터를 저장하고 있다가 퍼스널 컴퓨터에서 요구할 경우 시리얼 연주 데이터를 버퍼링하여 전송해준다.
이때 타이머(204)는 사운드의 베이스 타임(base time)과 시리얼 미디 데이터를 수신하기 위한 보오드 레이트(Baud Rate)를 미디 인터페이스(202)로 발생한다.
아울러 리소스 콘트롤러(203)로 시리얼 미디 데이터의 수신을 알리기 위한 인터럽트(INT)를 발생한다.
여기서 보오드 레이트란 데이터의 전송속도로 초당 전송되는 신호수를 의미한다.
상기 타이머(204)로 부터 인터럽트(INT)가 발생되면, 리소스 컨트롤러(203)의 인터럽트 제어부(203a)는 시리얼 미디 데이터가 입력되었음을 인식하고 음량, 음색 등을 변화시켜 주도록 하기 위한 신호를 퍼스널 컴퓨터의 씨피유로 출력하고, 외부로 부터 외부 인터럽트
Figure pat00005
가 발생하면 미디 인터페이스(202)에 데이터를 수신할 준비를 하도록 하기 위한 신호를 출력한다.
그리고, 모드 제어부(203c)는 외부로 부터 데이터나 이벤트(event)의 수신이 없고 아이들 비트(idle bit)가 세트 되었을 때 인터럽트 리퀘스트(interrupt request)를 마스크하거나 타이머(204)를 오프시키는 슬립 모드(sleep mode)를 제어하거나, 외부로 부터 데이터 수신이나 이벤트 발생시 인터럽트 리퀘스트를 가능하게 하고 타이머(204)를 온시키는 웨이크-업 모드(walk up mode)를 제어한다.
마지막으로 리소스 컨트롤러(203)의 플러그 앤드 플레이(203b)는 칩에 대한 포트 어드레스나 인터럽트 리궤스트를 설정할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 음악 연주 프로그램의 시리얼 미디 데이터의 페치를 하드웨어적으로 제어하도록 하여 퍼스널 컴퓨터의 운영체제에 대한 의존성을 줄이고, 미디 인터페이스 컨트롤러에서 범용 비동기 송수신기(UART)의 수신 채널만으로 송수신을 함께 수행하여 칩 사이즈를 줄이고, 시리얼 미디 데이터가 필요할 때 인터럽트를 사용하지 않고 버퍼를 사용하여 직렬로 출력하도록 함으로써 씨피유의 성능을 향상시키도록 한 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 퍼스널 컴퓨터의 씨피유로 부터 전송되는 음악 연주 프로그램의 시리얼 연주 데이터를 입력받아 전송하는 사운드 인터페이스 컨트롤러와; 상기 사운드 인터페이스 컨트롤러로 부터 전송되는 시리얼 연주 데이터를 페치하고, 인터럽트 리퀘스트를 가능하게 하여 음색, 음파 등을 만들 수 있도록 하는 미디 인터페이스 컨트롤러와; 상기 미디 인터페이스 컨트롤러로 전송된 데이터를 퍼스널 컴퓨터에서 요구할 경우 사운드 인터페이스 컨트롤러에서 전송된 데이터를 버퍼링하여 저장하고 있다가 출력하는 버퍼로 구성함을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로.
  2. 제1항에 있어서, 미디 인터페이스 컨트롤러는 사운드 인터페이스 컨트롤러에서 전송되는 시리얼 연주 데이터를 시리얼로 받아 들여 저장하는 미디 인터페이스와; 상기 미디 인터페이스로 보오드 레이트(Baud Rate)를 발생하여 시리얼 연주 데이터의 전송속도를 조절하도록 하고, 상기 시리얼 연주 데이터 입력시 내부 인터럽트를 발생하는 타이머와; 상기 타이머로 부터 내부 인터럽트 발생시 상기 미디 인터페이스를 거쳐 입력된 시리얼 연주 데이터에 대응하는 음색, 음파 등을 만들기 위해 퍼스널 컴퓨터의 씨피유와 필요한 정보를 송수신하고, 외부로 부터 인터럽트 발생시 시리얼 연주 데이터를 수신하기 위한 준비를 행하는 리소스 컨트롤러로 구성함을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로.
  3. 제1항에 있어서, 미디 인터페이스 컨트롤러는 수신핀을 거쳐 시리얼 연주 데이터를 수신하여 저장하다가 상기 시리얼 연주 데이터 요구시 직렬로 송신하는 버퍼를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로.
  4. 제2항에 있어서, 미디 인터페이스는 전송되는 시리얼 연주 데이터를 그대로 다음단으로 전달하여 주는 범용 비동기 송수신기(UART)와; 상기 범용 비동기 송수신기를 거쳐 전달된 데이터를 필터링하여 필요한 정보를 얻도록 하는 필터와: 상기 필터를 거쳐 얻어진 정보를 저장하다가 출력시 입력된 순서대로 출력하는 선입선출 메모리로 구성함을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로.
  5. 제2항에 있어서, 리소스 컨트롤러는 타이머로 부터 발생하는 내부 인터럽트와 외부로 부터 입력되는 외부 인터럽트를 제어하여 시리얼 연주 데이터의 송수신을 조절하는 인터럽트 제어부와; 포트 어드레스와 인터럽트 리퀘스트를 자동으로 조정하여 충돌을 방지하여 주기 위한 플러그 앤드 플레이와; 외부로 부터 데이터나 이벤트(event)의 수신이 없고 아이들 비트(idle bit)가 세트 되었을 때 인터럽트 리궤스트를 마스크하거나 타이머를 오프시키는 슬립(sleep) 모드와, 외부로 부터 데이터 수신이나 이벤트 발생시 인터럽트 리퀘스트를 가능하게 하고 타이머를 온시키는 웨이크-업(wake-up) 모드를 제어하는 모드제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 퍼스널 컴퓨터의 음악 연주 데이터 페치회로.
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