和弦芯片C520的結構與典型應用方案
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和弦原來是樂理上的一個概念，指的是按照三度關系疊置起來的三個或三個以上的音的結合；而在音頻器材的工業(yè)設計領域中，和弦指的是多個音源同時發(fā)音，也叫復音、多音(polyphony)。和弦鈴聲在手機中得到了廣泛的應用，它的音色飽滿圓潤，立體感強，已經全面取代了以往的單音鈴聲。目前和弦鈴聲文件格式有多種，如MIDI、MMF、AMR、MP3、IMY等，其中MIDI是目前支持度最高的鈴音文件格式，它的文件占用空間小，表現力強，幾乎已經成為目前和弦鈴聲手機的標準配置。
手機中的MIDI和弦音樂是通過內置高集成度的和弦芯片播放MIDI音樂文件來實現的。和弦芯片使用的聲音合成和音色調用方式決定了鈴聲的播放效果。早期的FM（Frequency Modulation）合成法將多個頻率的單音組成復合音來模擬各種樂器的聲音，產生的聲音音色少、音質差。另一種是波形表(wavetable)合成法。這種方法是先把各種真正樂器的音樂錄制下來再進行合成處理，音色好，音域廣。根據波表產生方式的不同分為軟件和弦和硬件和弦兩種。軟件和弦比硬件和弦節(jié)省系統開銷，更容易集成到移動設備上。
目前手機市場有多種和弦控制芯片，使用較多的有日本的Yamaha，我國臺灣的華邦和旺宏、大陸的中星微和智多微。各個公司的和弦芯片都有自己的特點，其中智多微的C520能夠支持民族樂器播放，所以選用C520作和弦音樂控制。
2 C520和弦芯片
C520是上海智多微電子有限公司的一款和弦芯片，專門用于為手機提供清脆逼真的音樂鈴聲和豐富游戲音效。該芯片集成了64和弦、16音色波表和21首中國民樂，具有3D立體聲環(huán)繞增效的MIDI合成器、MIDI GM預置ROM、16位高性能音頻數模轉換器和2/4位ADPCM解碼器等功能。
2.1 芯片特點
相對于市場上的其他手機和弦芯片，C520具有以下幾個特點：
① 能夠通過片上的音樂合成器對輸入MIDI信號合成，或者通過ADPCM解調器對輸入的ADPCM信號解調，然后通過內置的DAC輸出波形。
② 集成了高質量的MIDI GM音色庫，容量高達3 Mb；提供GM音色庫之外的民族樂器音色庫，支持二胡、古箏、琵琶等20多種民族樂器；支持多音色和復音——最多同時支持16個音色和64復音。
③ 具有多個功能端口，可支持手機振動驅動及LCD背光驅動，可用于播放音樂同步的PWM來控制七彩燈。
④ 與主控端的接口可以是并行接口或者串行接口；允許芯片工作于DAC輸入模式，接受兼容通用串行DAC數據格式的輸入數據；片內集成不同輸入數據的FIFO；待機模式下典型工作電流小于50 μA。
2.2 功能單元
整個芯片由IOU（I/O接口單元）、 SG（音樂合成器）、ADEC（ADPCM解調器）、TG（時鐘模塊）和ANALOG（邏輯）模塊組成。
IOU完成與外部CPU的接口，控制內部的FIFO以及芯片其他功能接口;形成音樂的MIDI數據以及外部CPU對芯片的控制命令也是通過IOU中的寄存器送出。SG模塊從IOU的FIFO中取的MIDI數據，采用波表合成的方式合成音樂。ADEC接收經過壓縮的PCM數據，根據相應的控制信號進行解碼，將解碼后的16位PCM碼輸出至SG的DSP單元。TG對輸入時鐘倍頻以及產生內部時鐘。ANALOG包括一個DAC和對DAC的輸出信號進行低通濾波以及功率放大的AMP。C520芯片內部結構如圖1所示。
3 應用
3.1 典型電路
控制CPU選用三星公司的32位RISC芯片S3C4510B。該芯片是專為嵌入式以太網應用開發(fā)的，內核為ARM7TDMI，支持高代碼密度的THUMB指令集，適用于對價格及功耗敏感的應用場合。
圖1C520內部結構框圖
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