專利名稱：便攜式usb數(shù)字音頻處理設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可對音頻信號進行接收與處理的裝置，具體地說是一種利 用嵌入式技術，接收調(diào)頻廣播，將模擬音頻信兮轉化為數(shù)字信號，通過USB端 口傳輸至計算機，然后播放的音頻處理處理設備。
二背景技術：
FM (Frequency Modulation -調(diào)頻)廣播由于其普及程度廣，收聽方式便 利，音質效果好等特點，成為了大眾廣泛接受并喜愛的一種休閑娛樂方式。電 臺節(jié)目在不同的年齡層次中都能找到知音，這便意味著無論在何種細分人群中， FM接收機都有自己廣闊的市場。目前市場上主要存在兩大類型的FM接收機，一 種是傳統(tǒng)的FM收音機，另一種是具有FM接收功能的手機和MP3，但是它們都僅 能接輸出模擬音頻信號，如果用戶遇到喜愛的節(jié)目想要把它錄音、編輯、保存， 之前的兩種FM接收機就力不從心了。因此，需要一種設備，能把接收到的FM 廣播的模擬音頻數(shù)字化，然后傳給計算機，借助計算機強大的多媒體能力，對 FM廣播進行編輯和處理。
三
發(fā)明內(nèi)容
為了克服個人計算機不能接收調(diào)頻廣播的缺點，本發(fā)明提供一種嵌入式調(diào) 頻接收機，該裝置能接收全球各頻段內(nèi)的FM廣播節(jié)目，通過USB端口傳輸至電 腦，然后利用聲卡輸出音頻信號。
本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)
便攜式USB (通用串行總線)數(shù)字音頻處理設備分為中央控制模塊、調(diào)頻接 收模塊和USB傳輸模塊。裝置工作時，利用調(diào)頻接收模塊接收FM廣播，通過模 數(shù)轉換器把模擬音頻信號轉換為數(shù)字信號。USB傳輸模塊支持USB協(xié)議，可以通 過USB接口與外部主機進行相關命令和數(shù)據(jù)的通信，將模數(shù)轉換后的音頻信號 傳送至計算機。中央控制模塊負責控制調(diào)頻廣播的接收頻率、模數(shù)轉換采樣頻 率和USB通訊控制。
本發(fā)明中音頻播放功能的實現(xiàn)還需要計算機端相應的驅動程序支持。計算 機上的驅動程序實現(xiàn)如下功能通過操作系統(tǒng)屮的驅動程序模塊，向嵌入式USB 音頻處理設備發(fā)送命令，指定需要接收的FM廣播頻率，然后從USB端口讀取來 自嵌入式USB音頻處理設備的數(shù)據(jù)，存入音頻緩沖區(qū)；利用相應的應用軟件， 讀取緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳輸至計算機聲卡，在揚聲器中播放FM廣播 節(jié)目。同時利用應用軟件，還可以對接收到的調(diào)頻廣播節(jié)目進行錄音、編輯和 壓縮。本發(fā)明的有益效果是可以使計算機接收、播放、編輯并存儲調(diào)頻廣播節(jié) 目，同時具有音質好、低功耗、低成本、體積小等特點。
四

圖1是本發(fā)明的結構示意圖2是木發(fā)明的調(diào)頻接收模塊的電路原理圖3是本發(fā)明的USB傳輸模塊的電路原理圖4是本發(fā)明的中央控制模塊的電路原理圖5是本發(fā)明的多路復用器和電源模塊的電路原理圖中l(wèi).中央控制模塊，2.調(diào)頻接收模塊，3. USB傳輸模塊，4.多路復用 器，5.電源模塊，6.輸入/輸出端口單元，7.定時器單元，8.模數(shù)轉換器單元， 9.中斷控制單元，10.八位數(shù)據(jù)/命令復用單元，ll.三線總線(3-wire bus)單 元，12.立體聲音頻輸出單元，13.中斷請求單元，14.高速并行接口單元，15. USB 數(shù)據(jù)信號流，16.計算機。
五具體實施例方式
一種本發(fā)明所述的嵌入式USB音頻處理設備，包括中央控制模塊l、調(diào)頻接 收模塊2、 USB傳輸模塊3、多路復用器4和電源模塊5。中央控制模塊1中的 輸入/輸出端口單元6產(chǎn)生特定時序的高低電平，發(fā)送控制信號至調(diào)頻接收模塊 2的三線總線單元11，以設定調(diào)頻接收模塊2需要接收的調(diào)頻信號頻率。正常 工作時，調(diào)頻接收模塊2由立體聲音頻輸出單元12輸出左右兩聲道的模擬音頻 信號。定時器單元7產(chǎn)生占空比為50%的方波，控制多路復用器4輪流切換左右 兩聲道的模擬音頻信號，輸出至模數(shù)轉換器單元8，實現(xiàn)從模擬音頻信號到數(shù)字 信號的轉換。模數(shù)轉換器單元8的工作頻率為定時器單元7工作頻率的2倍。 中央控制模塊1利用八位數(shù)據(jù)/命令復用單元10向USB傳輸模塊3發(fā)送數(shù)據(jù)和 命令，實現(xiàn)由USB客戶端向USB主機端的數(shù)據(jù)發(fā)送；當有數(shù)據(jù)或命令從USB主 機端發(fā)往USB客戶端時，USB傳輸模塊3產(chǎn)生一個中斷請求，發(fā)往中斷控制單元 9，中央控制模塊1應答此中斷請求，利用八位數(shù)據(jù)/命令復用單元10與USB傳 輸模塊3通信，從而接受來自USB主機端的數(shù)據(jù)。電源模塊5為嵌入式USB音 頻處理設備提供3. 3V的工作電壓。
圖1中，箭頭表示數(shù)據(jù)傳輸方向。
圖2為本發(fā)明的調(diào)頻接收模塊2的電路原理圖，采用Philips公司的 TEA5767HL芯片構成高靈敏性、低噪聲的射頻輸入接收電路。其內(nèi)置的FM解調(diào) 器可以省去外部鑒頻器，并且FM的中頻選擇性可在芯片內(nèi)部完成，外接 32.768KHz的振蕩器產(chǎn)生參考時鐘。TEA5767HL可以通過編程控制在兩種頻段 (87.5 108MHZ和76 91MHZ)間切換，通過三線總線端口 11，可以直接指
定需要接收的頻點，輸出立體聲音頻信號。
圖3為本發(fā)明的USB傳輸模塊3的電路原理圖，采用Philips公司的 PDIUSBD12芯片。其完全符合USB規(guī)范，具有工業(yè)級操作溫度(-40°C +85°C )， 片內(nèi)集成320字節(jié)的多結構FIFO存儲器，可與任何外接微控制器/微處理實現(xiàn) 高速并行接口13，實現(xiàn)高達2Mbit/sec的訪問速度，在批量模式和同步模式下 均可實現(xiàn)1Mbit/sec的數(shù)據(jù)傳輸速率。通過微控制器端的固件編寫，PDIUSBD12 可以完成所有的USB枚舉操作，同時利用多中斷模式實現(xiàn)批量和同歩傳輸，具 有掉電和信號恢復接口 。 PDIUSBD12將USB設備端的數(shù)據(jù)轉換成差分電平信號， 通過USB接口與計算機16通信。
圖4為本發(fā)明的中央控制模塊1的電路原理圖，采用ATMEL公司生產(chǎn)的 ATmega32L芯片。其采用先進的RISC結構，具有32K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash, 1024字節(jié)的EEPROM， 2K字節(jié)片內(nèi)SRAM;同時具有獨立鎖定位的可選Boot代 碼區(qū)，通過片上Boot程序實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程，實現(xiàn)真正的同時讀寫操作。輸入/ 輸出端口單元6為3個獨立的可編程的I/0 口，通過程序與調(diào)頻接收模塊2上 的三線總線端口 11交換數(shù)據(jù)；定時器單元7為一個具有獨立預分頻器和比較器 功能的8位定時器/計數(shù)器，控制多路復用器4輪流輸出立體聲音頻輸出單元 12的左、右聲道音頻信號；模數(shù)轉換器單元8是一個可編程增益(lx， l(k，或 200x)的差分通道ADC，具有O. 5 LSB的非線性度和土2 LSB的絕對精度，完成 對多路復用器4輸出的音頻信號的模數(shù)轉換；中斷控制單元9響應來自USB傳 輸模塊3的請求，然后利用八位數(shù)據(jù)/命令復用單元10與USB傳輸模塊3的高 速并行接口單元14之間傳遞數(shù)據(jù)。
圖5為本發(fā)明的電源模塊5的電路原理圖。其直接接收USB端口提供的5V 電壓，然后轉換為3. 3V，或者直接使用3. 3V電源，供給嵌入式USB音頻處理設 備。
權利要求
1.一種便攜式USB數(shù)字音頻處理設備，其特征是由中央控制模塊(1)、調(diào)頻接收模塊(2)、USB傳輸模塊(3)、多路復用器(4)和電源模塊(5)組成，USB傳輸模塊(3)支持USB規(guī)范，可以通過USB接口與外部計算機進行數(shù)據(jù)通信，配合相關應用程序，可使計算機接收、播放、存儲和編輯FM廣播節(jié)目。
2. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式USB數(shù)字音頻處理設備，其特征是中央控制 模塊(1)中，輸入/輸出端口單元(6)輸出數(shù)據(jù)控制調(diào)頻接收模塊(2)，定時 器單元(7)控制多路復用器(4)輪流輸出立體聲音頻輸出單元(12)的左、 右聲道音頻信號，模數(shù)轉換器單元(8)對此信號進行模數(shù)轉換；中斷控制單元(9)響應來自USB傳輸模塊(3)的請求，然后利用數(shù)據(jù)/命令復用單元(10) 與USB傳輸模塊(3)的高速并行接口單元(14)之間傳遞數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式USB數(shù)字音頻處理設備，其特征是調(diào)頻接收 模塊(2)中，通過三線總線單元(11)接收來自中央控制模塊(1)的數(shù)據(jù)， 確定需要接收的FM廣播頻率，由立體聲音頻輸出單元(12)輸出模擬音頻信號。
4. 根據(jù)權利要求1所述的便攜式USB數(shù)字音頻處理設備，其特征是USB傳輸 模塊(3)中，通過高速并行接口單元(14)與中央控制模塊(1)交換數(shù)據(jù)和 命令，然后把數(shù)據(jù)和命令轉換成USB協(xié)議定義的差分電平信號，通過USB端口 發(fā)往計算機(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式USB數(shù)字音頻處理設備，包括中央控制模塊、調(diào)頻接收模塊、USB傳輸模塊、多路復用器和電源模塊。中央控制模塊中通過三線總線端口輸出數(shù)據(jù)控制調(diào)頻接收模塊，使其接收指定頻點的FM廣播節(jié)目，輸出立體聲模擬音頻信號。多路復用器輪流切換左右兩聲道的模擬音頻信號，輸出至模數(shù)轉換器，實現(xiàn)從模擬音頻信號到數(shù)字信號的轉換。中央控制模塊利用八位數(shù)據(jù)/命令復用端口向USB傳輸模塊收發(fā)數(shù)據(jù)和命令，實現(xiàn)由USB客戶端向USB主機端的數(shù)據(jù)交互。在計算機端，通過驅動程序模塊，從USB端口讀取數(shù)據(jù)，然后利用相應的應用軟件，在揚聲器中播放FM廣播節(jié)目。同時利用應用軟件，還可以對接收到的調(diào)頻廣播節(jié)目進行錄音、編輯和壓縮。
文檔編號H04B1/16GK101170309SQ20071019029
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權日2007年11月26日
發(fā)明者丁文昊, 杰 袁, 都思丹 申請人:南京大學