双dsp处理的卡拉ok处理模块的制作方法

2026-09-26 02:04:04

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　　本专利针对现有卡拉OK设备中单DSP处理存在功能单一、扩展性差、成本高的问题，提出双DSP并行处理方案。通过两片DSP协同处理音频信号，结合差分式ADC/DAC电路，提升音质并降低对高端芯片的依赖，同时利用ROM存储的可加载固件实现灵活功能扩展，显著提高性价比和系统适应性。

　　卡拉OK是指利用电子技术，把音乐信号源中的原人声去除后(或直接采用卡拉OK伴奏带 )为演唱者进行伴奏的一种文化娱乐方式。这种娱乐方式利用一套音响设备代替了演唱所需 要的乐队，使演唱效果相对于清唱或简单伴奏得到了极大提升。

　　卡拉OK文化娱乐活动的迅速普及导致了市场对卡拉OK演唱设备的大量需求，而且效果优 秀的设备可以获得更多的销量和利润，因此，这个需求促进了卡拉OK的专用器件或设计快速 提升。其中针对家用设备，很多芯片厂商推出了专用的卡拉OK效果处理芯片(例如日本出品 的BA5096和M65831)，图1就是利用这类芯片组成的卡拉0K效果处理功能单元的原理框图。

　　但是在商用器材(专业音响设备)领域，这些芯片处理的效果还是不够完美的，因此， 专业的卡拉OK效果处理功能，随着DSP技术的迅速发展，通常由一个DSP来完成。图2是这类 设计的通常的原理框图。图2的作用原理是从话筒来的人声信号、以及伴奏立体声音乐信 号，经过A1、 A2的前级放大或缓冲后，再由ADC转换成数字信号后送入DSP进行各种效果处理

　　(2) 图2所示平台的拓展性不够强；因为电路结构的局限，软件的底层固件(又称韧体 ，艮卩Firmware)定制性还不能非常灵活。在产业化时，不能用同一平台去适应多种客户需求 ，达不到精简设计、节省研发资源的目标。

　　(3) 在成本上，图2所示平台对DSP和AD/DA器件的要求较高，相对器件成本也高(目前 的DSP和AD/DA芯片种类较多，高中低端的都有，但是图2平台的结构决定了采用低端的器件 不能满足高端的卡拉OK效果)。

　　本实用新型的目的通过下述技术方案实现 一种双DSP处理的卡拉OK处理模块，包括模 拟/数字转换电路、音频数字信号处理芯片(Audio DSP)、单片机、数字/模拟转换电路， 所述模拟/数字转换电路与音频数字信号处理芯片相连接，音频数字信号处理芯片与数字/模 拟转换电路相连接，单片机亦与音频数字信号处理芯片相连接；其特征在于所述音频数字 信号处理芯片的数量为两片，两片音频数字信号处理芯片相互连接，每片音频数字信号处理 芯片分别与一套数字/模拟转换电路相连接；其中一片音频数字信号处理芯片与单片机相连 接，该音频数字信号处理芯片设置有只读内存(ROM)，所述只读内存内存储有自加载的底 层固件(Firmware);所述底层固件(Firmware)由两片音频数字信号处理芯片所共用；本 结构可以方便地对底层固件重新加载(Firmware Reload)，以实现不同的应用功能。

　　两个音频数字信号处理芯片可采用相同型号的芯片，亦可采用不同型号的芯片。 所述音频数字信号处理芯片可选用但不限于以下型号的IC: SAM3703、 SAM3308、 AD1940、 DSPB56362、 SAM3303、 ADAU1701等等。

　　3、 本方案针对各种应用场合(尤其是对卡拉OK处理效果要求较高的设备而设计，硬件 平台通用性很强，器件选择范围也大大拓宽(可选用高、中、低端的DSP及AD/DA芯片)，硬 件设计完毕后，可以在此平台上实现非常多样化的应用，满足各类客户的需求，很大程度地 节省硬件开发资源。

　　图1是现有采用卡拉0K专用集成芯片的普通卡拉0K处理模块的结构示意图。图2是采用DSP的专业卡拉0K处理模块的结构示意图。 图3是本实用新型双DSP处理的卡拉OK处理模块的结构示意图。 图4是图3所示双DSP处理的卡拉OK处理模块的电路图。

　　图3 图4示出了本实用新型的具体结构，由图3、图4可见，本双DSP处理的卡拉OK处理 模块由以下器件连接构成话筒和音乐输入(左、右声道)共三个通道的放大和缓冲处理模 块A1、 A2、 A3、两片CS4223芯片(Cirrus Logitech的CODEC芯片，2片共4个ADC和DAC，输入 用了其中3个ADC，差分输出用了4个DAC)、 一个Atmel公司的DSP (型号SAM3303)和一个 Adi公司的DSP (型号ADAU1701，内置2路ADC和DAC，性能一般)、 一个89C5X系列兼容的单片 机(MCU)，以及输出部分的差分缓冲器件。另夕卜，MCU还可以控制一个2W0字符的LCD显示 屏来显示，以保障良好的人机操作界面。

　　其中，CS4223的DAC输出做成差分后，整体性能提高6dB，达到顶级DAC的性能。 ADAU1701内置的ADC因为性能不好不用，只用其DAC，做成差分输出形式后，性能可以达到高 端要求。其中CS4223的4个DAC差分后，作为音乐左右声道的输出DAC，性能极高，ADAU1701 内置的两个DAC差分后，作为以人声为主的中置声道输出，性能也相当好。

　　另外，两片DSP (SAM3303和ADAU1701)并行处理数据之后，性能飞跃，实现绝大多数卡 拉OK的处理绰绰有余。同时巧妙利用ADAU1701的结构，把软件底层固件(Firmware)外挂 在其控制的ROM存储器里，配合软件的设计，可以实现随时的软件底层固件更新或升级(可 以通过USB、 RS232、 RS485等PC端口进行，通讯方式很灵活)。

　　上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例 的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合 、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

　　1.一种双DSP处理的卡拉OK处理模块，包括模拟/数字转换电路、音频数字信号处理芯片、单片机、数字/模拟转换电路，所述模拟/数字转换电路与音频数字信号处理芯片相连接，音频数字信号处理芯片与数字/模拟转换电路相连接，单片机亦与音频数字信号处理芯片相连接；其特征在于所述音频数字信号处理芯片的数量为两片，两片音频数字信号处理芯片相互连接，每片音频数字信号处理芯片分别与一套数字/模拟转换电路相连接；其中一片音频数字信号处理芯片与单片机相连接，该音频数字信号处理芯片设置有只读内存，所述只读内存内存储有自加载的底层固件。

　　一种双DSP处理的卡拉OK处理模块，包括模拟/数字转换电路、音频数字信号处理芯片、单片机、数字/模拟转换电路，所述模拟/数字转换电路与音频数字信号处理芯片相连接，音频数字信号处理芯片与数字/模拟转换电路相连接，单片机亦与音频数字信号处理芯片相连接；所述音频数字信号处理芯片的数量为两片，两片音频数字信号处理芯片相互连接，每片音频数字信号处理芯片分别与一套数字/模拟转换电路相连接；其中一片音频数字信号处理芯片与单片机相连接，该音频数字信号处理芯片设置有只读内存，只读内存内存储有自加载的底层固件。本方案使用了两个DSP芯片并行处理信号，利用普通DSP芯片即可实现高性能的信号处理。较好地提高了卡拉OK方案的性价比。