模数转换系统及音频设备

技术领域

本发明涉及音频技术领域，尤其是涉及一种模数转换系统及音频设备。

背景技术

在音频设备中，ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)系统的作用非常重要。不同的应用场景均需使用ADC系统。

语音识别通常需要多路麦克风(MIC)组成阵列，而录音也需要多路麦克风、线路输入。该两种应用也有高性能、低功耗的场景。在传统的ADC数模转换系统中，单一通路的ADC数模转换系统通常具有固定的模拟电路、数字电路通路，亦即，系统最多同时有多少种应用模式，硬件上就需要多少个通路。

传统的ADC系统的缺点是需要根据应用模式采用最多的控制器和计算单元，硬件上制造了最大的通道数，成本过高、系统功耗上升。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种模数转换系统及音频设备，可通过分组控制，组内处理通道公用控制模块，降低了成本和功耗。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种模数转换系统，模数转换系统包括依次连接的前端接口模块、端口映射模块、数据处理模块以及控制模块，其中：

前端接口模块用于与外部的应用数据源进行电连接，以接收应用数据源产生的源数据；

端口映射模块用于将源数据映射到数据处理模块中的处理通道中；

控制模块用于将数据处理模块中的处理通道进行分组，并向不同组的处理通道提供不同的时钟信号和控制信号，使得不同组的处理通道可根据接收到的时钟信号和控制信号对源数据进行处理，其中，每组的处理通道的数量可根据应用以及用户的需求而改变。

可选的，端口映射模块用于根据不同的应用将源数据映射到与源数据匹配的处理通道中。

可选的，端口映射模块包括至少一个端口映射单元，数据处理模块包括至少一个处理通道，前端接口模块包括至少一个ADC模拟单元，其中，端口映射单元的数量与处理通道的数量相等，处理通道的数量小于或等于前端接口模块的ADC模拟单元的数量，其中，每一端口映射单元均与前端接口模块中的所有ADC模拟单元电连接，每一端口映射单元与一处理通道电连接；

端口映射模块用于根据应用触发对应的端口映射单元，端口映射单元用于将源数据映射到与端口映射单元电连接的处理通道中。

可选的，处理通道为滤波器组，包括第一滤波器的第一计算单元以及与第一计算单元电连接的第二滤波器的第二计算单元，其中：

第一计算单元和第二计算单元用于依次对源数据进行滤波和降采样处理。

可选的，控制模块包括滤波器控制器和组选择器，其中滤波器控制器与组选择器电连接，组选择器的数量与处理通道相同，每一组选择器与一处理通道对应电连接；

滤波器控制器根据应用输出不同的时钟信号和控制信号，以控制组选择器以分组的形式输出不同的时钟信号和控制信号到对应的处理通道中，从而控制对应的处理通道工作。

可选的，滤波器控制器包括至少两个子控制器，每个子控制器均与组选择器电连接，每个子控制器可输出不同的时钟信号和控制信号来控制不同组的处理通道进行不同的滤波和降采样工作。

可选的，子控制器包括分频器、第一时序控制器、第二时序控制器以及系数选择器，分频器与第一时序控制器和第二时序控制器电连接，第二时序控制器进一步与系数选择器电连接，其中：

分频器根据采样率对输入的主时钟信号进行分频以得到第一时钟信号和第二时钟信号，

第一时序控制器用于生成符合时序要求的驱动第一计算单元的脉冲序列；

系数选择器用于根据系数选择规则来选择第二计算单元的系数；

第二时序控制器用于生成符合时序要求的驱动第二计算单元的脉冲序列以及输出第二计算单元的系数。

可选的，第二计算单元的系数包括全带宽参数、高抗混叠参数以及半带宽参数。

可选的，模数转换系统还包括寄存器，寄存器用于根据分组设置采样率，其中，每组的采样率互不干扰。。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种音频设备，音频设备包括前文的模数转换系统。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种模数转换器和音频设备，模数转换系统包括前端接口模块、端口映射模块、数据处理模块以及控制模块，其中：前端接口模块于与外部的数据源进行电连接，以接收数据源产生的源数据；端口映射模块用于将源数据映射到数据处理模块中的不同处理通道中；控制模块用于将数据处理模块中的处理通道进行分组，并向不同组的处理通道提供不同的时钟信号和控制信号，使得不同组的处理通道可根据接收到的时钟信号和控制信号对源数据进行处理。

因此，本发明的通过端口映射模块将源数据映射到不同的处理通道中，并通过控制模块集中控制处理通道的工作，从而通过分组控制，组内处理通道公用控制模块，降低了成本和功耗。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种模数转换系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中端口映射模块的结构示意图；

图3是数据处理模块中的处理通道的结构示意图；

图4是子控制器的结构示意图；

图5是本实施例组选择器的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

请参阅图1，图1本发明实施例提供的一种模数转换系统的结构示意图。如图1所示，本发明的模数转换系统10包括依次连接的前端接口模块11、端口映射模块12、数据处理模块13以及控制模块14，其中：

前端接口模块11用于与外部的应用数据源进行电连接，以接收应用数据源产生的源数据。

如图1所示，前端接口模块11包括多个ADC模拟单元111，每一ADC模拟单元可对应一个外部的应用数据源接口，例如多路模拟麦克风接口AMIC0-AMIC7、数字麦克风接口DMIC0-DMIC1以及线路输入LINE-IN0和LINE-IN1。

应理解，上述的应用数据源接口仅为举例列出，其不应限定本发明的保护范围，在实际应用中，所有的音频数据源接口都可与本发明的前端接口模块11电连接。

本实施例的应用数据源和前端接口模块11的ADC模拟单元111的数量比数据处理模块中的处理通道的数量多。在其他实施例中，应用数据源和前端接口模块11的ADC模拟单元111的数量也可与数据处理模块中的处理通道的数量相同。

端口映射模块12用于将源数据映射到数据处理模块13中的处理通道131中。

在不同的应用中，会通过不同的前端接口模块的ADC模拟单元111接收对应的源数据，端口映射模块12将ADC模拟单元111接收的源数据映射到使用它的处理通道中去。也就是说，本实施例中，端口映射模块11具体根据不同的应用将源数据映射到与源数据匹配的处理通道中。更进一步的，端口映射模块11可进一步根据应用的类型以及用户的需求将源数据映射到与源数据匹配的处理通道中。

比如：

1)语音唤醒应用，只需要一个ADC模拟单元111接收DMIC0的源数据，然后将该源数据输入到处理通道0中；

2)语音识别应用，需要高性能的麦克风阵列，AMIC0～AMIC7均产生源数据，对应的ADC模拟单元接收该些源数据，端口映射模块12将该些输入源数据映射到到处理通道0～7；

3)回声消除应用AEC((acoustic echo cancel)，需要将2路线路输入以转换成sigma-delta信号，端口映射模块12将该些输入源数据映射到输入到处理通道4～5；

4)线路录音应用，需要将2通道的路线路输入转换成sigma-delta信号，端口映射模块12将该些输入源数据映射到到数字处理通道6～7；

在有些应用中，所需要的处理通道数其实通过需求可以在一定程度上增减的。比如，语音识别所需要的处理通路数可以在2～8之间变化。可以通过压缩处理通道数量的方式来满足当多种应用同时进行需求，比如，只有语音识别应用时，使用8条处理通道，这时使用8+0方案，语音识别率最高；同时进行回声消除时，语音识别使用6条处理通道，而回声消除使用2条处理通道，这时使用6+2方案，语音识别率稍差，但多了回声消除的功能。如此类推，使得语音唤醒、语音识别、回声消除、线路录音四种应用能同时进行。

基于以上的介绍，可预先获取每种应用的源数据的特征以及对应的需求，然后根据源数据的特征和需求设置不同的映射方案。在实际应用中，在接收到源数据和需求时，即可筛选出对应的映射方案，将源数据映射到对应的数据处理模块的处理通道中。

请进一步结合图2，图2是本发明实施例中端口映射模块的结构示意图。如图2所示，端口映射模块12包括至少一个端口映射单元121，如图1所示的端口映射单元1-7。数据处理模块13包括至少一个处理通道131，前端接口模块11包括至少一个ADC模拟单元111，其中，端口映射单元121的数量和数据处理模块13中的处理通道131的数量相同。其中，每一端口映射单元121均与前端接口模块中的所有ADC模拟单元111电连接，且端口映射单元的数量可以小于或等于前端接口模块中的ADC模拟单元数量，每一端口映射单元121与一处理通道131电连接。

端口映射模块12用于根据应用触发对应的端口映射单元121，端口映射单元121用于将源数据映射到与端口映射单元电连接的处理通道中。

例如可根据前文的应用和需求映射到不同的处理通道中。使得可满足不同的应用需求。

数据处理模块13用于将接收到的源数据进行滤波和降采样处理。数据处理模块13包括多个处理通道131，请一并参阅图3，图3是数据处理模块13中的处理通道131的结构示意图。

处理通道131为滤波器组，其包括第一滤波器的第一计算单元1311以及与第一计算单元电连接的第二滤波器的第二计算单元1312。本实施例中，第一滤波器可采用CIC滤波器，第二滤波器可采用FIR滤波器。应理解，在其他实施例中，也可选择其他滤波器组合。

第一计算单元1311和第二计算单元1312用于依次对源数据进行滤波和降采样处理。

其中，第一计算单元1311和第二计算单元1312的处理过程受到控制模块14的控制。

控制模块14用于将数据处理模块13中的处理通道131进行分组，并向不同组的处理通道131提供不同的时钟信号和控制信号，使得不同组的处理通道131可根据接收到的时钟信号和控制信号对源数据进行处理。需要说明的是，每组的处理通道的数量可根据应用以及用户的需求而改变。处理通道131的分组情况和端口映射模块12的映射方案相对应。如图1所示，控制模块14包括滤波器控制器141和组选择器142，其中滤波器控制器141与组选择器142电连接，组选择器142的数量与处理通道131相同，每一组选择器142与一处理通道131电连接；

滤波器控制器141根据应用输出不同的时钟信号和控制信号，以控制组选择器142以分组的形式输出不同的时钟信号和控制信号到对应的处理通道131中，从而控制对应的处理通道131工作。

具体的，滤波器控制器141可包括至少两个子控制器，本实施例以滤波器控制器141包括两个子控制器1411和1412为例说明，每个子控制器均与组选择器142电连接，每个子控制器可输出不同的控制信号和时钟信号来控制不同组的处理通道进行不同的滤波和降采样工作。

具体而言，本实施例将处理通道131分为两组进行控制，每个子控制器输出一个控制信号和时钟信号，然后通过组选择器将该些控制信号和时钟信号传输到对应的处理通道131中，接收到子控制器1411的控制信号和时钟信号的处理通道131为一组，接收到子控制器1412的控制信号和时钟信号的处理通道131为另一组。不同组的处理通道131将根据其接收到的控制信号和时钟信号进行工作。

应理解，如前文，有些应用并不需要完全的处理通道131进行滤波和降采样工作。此时没有源数据输入的处理通道131接收到的控制信号和时钟信号可设置为空值，使其挂起，暂停工作。

本实施例中，每个子控制器的结构都相同。请一并参阅图4，图4是子控制器的结构示意图。如图4所示，以子控制器1411为例说明，子控制器1411包括分频器1413、第一时序控制器1414、第二时序控制器1415以及系数选择器1416，分频器1413与第一时序控制器1414和第二时序控制器1415电连接，第二时序控制器1415进一步与系数选择器1416电连接，其中：

分频器1413根据采样率对输入的主时钟信号进行分频以得到第一时钟信号和第二时钟信号。其中，采样率通过模数转换系统的寄存器根据分组情况设置的，每组的采样率互不干扰。

第一时序控制器1414用于生成符合时序要求的驱动第一计算单元的脉冲序列(即第一计算单元的控制信号)；

系数选择器1416用于根据系数选择规则来选择第二计算单元的系数；

第二时序控制器1415用于生成符合时序要求的驱动第二计算单元的脉冲序列(即第二计算单元的控制信号)以及输出第二计算单元的系数。其中，第二计算单元的系数包括全带宽参数、高抗混叠参数以及半带宽参数。以上子控制器输出的信号将通过组选择器进行传输。

请进一步参阅图5，图5是本实施例组选择器的结构示意图。如图5所示，组选择器根据组策略，从组0时钟信号、控制信号和组1时钟信号和控制信号中选择一组时钟信号和控制信号给对应的通道计算单元使用。

综上，本方案通过分组、映射的方法使得系统只需要制造最少的数字通道；通过分组控制，组内处理通道公用控制模块、公用滤波器数据，降低了成本和功耗，同时各组能使用独立滤波器参数、能灵活配置组内通道的数量，适应多变的使用场景。

本发明实施例还提供一种音频设备，该音频设备可包括前文的模数转换系统。

此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其他实施例。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限。