專利名稱：使用硬件和軟件實(shí)施采樣速率轉(zhuǎn)換器以使速度和靈活性最大的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及音頻放大系統(tǒng)，更加具體地說，本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)換具有第一采樣速率的輸入數(shù)據(jù)流為具有第二數(shù)據(jù)速率的輸出數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
脈沖寬度調(diào)制(PWM)或D類信號放大技術(shù)已經(jīng)存在好多年了。隨著開關(guān)模式電源(SMPS)的迅速發(fā)展，脈沖寬度調(diào)制技術(shù)越來越流行。由于這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，在信號放大應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)的興趣越來越大，其結(jié)果是得到重大有效的改進(jìn)，這一改進(jìn)是通過使用D類功率輸出拓樸結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的(線性的AB類)功率輸出拓樸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。
開發(fā)信號放大應(yīng)用的早期嘗試使用了與早期的開關(guān)模式電源中使用過的相同的對于放大的處理方法。更加具體地說，這些嘗試使用了模擬調(diào)制方案，這個(gè)調(diào)制方案導(dǎo)致低性能的應(yīng)用。這些方案實(shí)施起來很復(fù)雜而且很昂貴。因此，這些解決方案沒有得到廣泛的采納。在主流放大應(yīng)用中，D類技術(shù)的現(xiàn)有模擬實(shí)施方案還不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的AB類放大器。
最近，數(shù)字脈沖寬度調(diào)制方案問世了。這些方案使用了∑-Δ調(diào)制技術(shù)來產(chǎn)生在較新式的數(shù)字D類實(shí)施方案中使用的脈沖寬度調(diào)制信號。然而，這些數(shù)字脈沖寬度調(diào)制方案在緩解將脈沖寬度調(diào)制器集成在整個(gè)放大器中的解決方案中的主要障礙方面的貢獻(xiàn)甚少。因此，D類技術(shù)在主流應(yīng)用中還是不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的AB類放大器。
當(dāng)前的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的調(diào)制方案還存在一系列問題。一個(gè)問題是，信號處理系統(tǒng)的其余部分的性能和質(zhì)量特性對于不同的應(yīng)用而有所不同。整個(gè)系統(tǒng)解決方案的嚴(yán)格實(shí)施和終端用戶的應(yīng)用都不是決定性的。結(jié)果，不可能事先預(yù)測實(shí)施的細(xì)節(jié)。因?yàn)楫?dāng)前的技術(shù)需要針對具體應(yīng)用的解決方案，這些解決方案在一般情況下不很靈活，不可擴(kuò)充、或者不可轉(zhuǎn)移到其它的應(yīng)用上去。因此，這些技術(shù)在一般情況下不可應(yīng)用到主流系統(tǒng)上。
當(dāng)前的數(shù)字脈沖寬度調(diào)制的調(diào)制方案不滿足主流系統(tǒng)要求的一個(gè)具體的地方是對于具有各種不同的采樣速率的數(shù)字輸入數(shù)據(jù)流的處理。根據(jù)提供數(shù)據(jù)的設(shè)備的類型以及設(shè)備的特定設(shè)計(jì)，這些數(shù)字輸入數(shù)據(jù)流可以具有不同的采樣速率。輸入數(shù)據(jù)流還可以使用不同的時(shí)鐘源，不同的時(shí)鐘源可能具有略微不同的速率或者可能彼此相對地有些漂移。當(dāng)前的技術(shù)要求單個(gè)輸入采樣速率，或者多個(gè)固定的已知的輸入速率，而不能適合設(shè)備可以提供輸入數(shù)據(jù)的不同的速率。
現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的另一個(gè)問題是，因?yàn)樗鼈儧]有能夠產(chǎn)生本地時(shí)鐘信號的采樣速率變換器，所以它們在一般情況下要從輸入數(shù)據(jù)重建脈沖寬度調(diào)制時(shí)鐘信號。這種重建的時(shí)鐘信號不可能支持較高的性能，而對于本地產(chǎn)生的時(shí)鐘信號這是可能辦到的。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例可以解決上述的一個(gè)或多個(gè)問題。廣義地說，本發(fā)明包括用于使用硬件和軟件部件的組合將數(shù)字輸入數(shù)據(jù)流從第一采樣速率轉(zhuǎn)換成第二采樣速率的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，在數(shù)字音頻系統(tǒng)的采樣速率轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)從第一采樣速率到第二采樣速率的轉(zhuǎn)換。采樣速率轉(zhuǎn)換器具有多個(gè)部件，其中的某些部件是用硬件實(shí)施的，其中的某些部件是用軟件實(shí)施的。每個(gè)部件用硬件實(shí)施還是用軟件實(shí)施，取決于這個(gè)部件的性能要求。用軟件可以得到較好性能的部件就用軟件實(shí)施，用硬件可以得到較好性能的部件就用硬件實(shí)施。應(yīng)當(dāng)說明的是，不僅在音頻性能的度量方面，而且在計(jì)算的復(fù)雜性、部件向軟件引擎的“擬合”、以及其它方面，性能都是可以改進(jìn)的。
一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，采樣速率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括速率估算器，將其配置成可以估算輸入數(shù)據(jù)流的采樣速率；相位選擇單元，將其配置成可以根據(jù)估算的采樣速率選擇用于內(nèi)插一組多相濾波器系數(shù)的相位；系數(shù)內(nèi)插器，將其配置成可以根據(jù)所選的相位內(nèi)插濾波器系數(shù)以便增加相位分辨率；卷積單元，將其配置成可以卷積內(nèi)插的濾波器系數(shù)與輸入數(shù)據(jù)流的樣本以便產(chǎn)生重新采樣的輸出數(shù)據(jù)流的樣本。如以上所述，這些系統(tǒng)部件包括硬件和軟件部件這兩者。在一個(gè)實(shí)施例中，所說的系統(tǒng)包括兩個(gè)或多個(gè)通道，其中的每個(gè)通道都能夠接收具有不同的、可變的采樣速率的輸入數(shù)據(jù)流，而不是由其它通道接收的數(shù)據(jù)流。在一個(gè)實(shí)施例中，不同的通道與其它的通道共享一個(gè)或多個(gè)公共的部件。在一個(gè)實(shí)施例中，將采樣速率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)耦合到一個(gè)音頻放大系統(tǒng)，并且將其配置成可以轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)流為公共的輸出采樣速率，從而可以由放大器部件如音頻效果單元或脈沖寬度調(diào)制器進(jìn)行處理。
另一個(gè)實(shí)施例包括一種方法，所說的方法包括如下步驟接收具有輸入采樣速率的輸入數(shù)據(jù)流，和使用硬件和軟件部件的組合處理所說輸入數(shù)據(jù)流以產(chǎn)生具有不同于輸入采樣速率的輸出采樣速率的輸出數(shù)據(jù)流。在一個(gè)實(shí)施例中，所說的處理包括估算輸入采樣速率、選擇用于插入一組多相濾波器系數(shù)的相位、內(nèi)插所說的這組多相濾波器系數(shù)、卷積這組多相濾波器系數(shù)與輸入數(shù)據(jù)流的樣本、和提供輸出數(shù)據(jù)流的最終樣本。在一個(gè)實(shí)施例中，所說方法包括接收和處理在獨(dú)立的通道上的具有獨(dú)立可變的采樣速率的兩個(gè)或多個(gè)輸入數(shù)據(jù)流，以便產(chǎn)生具有一個(gè)公共的輸出采樣速率的對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)流。對于在不同通道內(nèi)不同數(shù)據(jù)流的至少一部分處理是用軟件部件一起進(jìn)行的。
許多不同的實(shí)施例也是可能的。
與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比，使用硬件部件和軟件部件這兩者具有一系列優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)可能的優(yōu)點(diǎn)是，可以在專用的硬件中實(shí)施處理速度是很重要的那些部件以充分發(fā)揮它們的性能，同時(shí)在軟件中實(shí)施靈活性更加重要的其它的部件。另一個(gè)可能的優(yōu)點(diǎn)是，硬件和/或軟件可以由多個(gè)通道共享，以減小系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，同時(shí)還可以保持系統(tǒng)的速度的靈活性。另一個(gè)可能的優(yōu)點(diǎn)是，每個(gè)通道都可能能夠處理可變的、并且與其它通道上數(shù)據(jù)流的采樣速率無關(guān)的輸入采樣速率。另一個(gè)可能的優(yōu)點(diǎn)是，本地的高性能的時(shí)鐘信號的產(chǎn)生使脈沖寬度調(diào)制輸出可以滿足比時(shí)鐘信號必須從輸入數(shù)據(jù)重建出來的情況更高的性能標(biāo)準(zhǔn)。


在閱讀了下面的詳細(xì)描述并且參照附圖以后，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)都將變得顯而易見。
圖1是說明使用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)的數(shù)字音頻放大系統(tǒng)的功能方塊圖；圖2是說明通常實(shí)現(xiàn)采樣速率轉(zhuǎn)換的方式的示意圖；圖3是說明采樣的輸入信號的內(nèi)插和抽取以產(chǎn)生不同采樣速率的相應(yīng)的信號的示意圖；圖4是說明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采樣速率轉(zhuǎn)換器的部件的示意圖。
雖然本發(fā)明容易進(jìn)行各種改進(jìn)和替換形式，但是還要通過附圖中的實(shí)例及其相伴的詳細(xì)描述來表示它的特定實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，不期望附圖和詳細(xì)描述將本發(fā)明限制到所述的具體實(shí)施例。相反，本公開旨在覆蓋落在由所附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有的修改、等效物、和替換方案。
具體實(shí)施例方式
下面描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。要說明的是，下面描述的這些實(shí)施例以及任何其它的實(shí)施例都是示例性的，旨在說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。
如這里所述的，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例包括使用硬件和軟件部件的組合將數(shù)字輸入數(shù)據(jù)流從第一采樣速率轉(zhuǎn)換成第二采樣速率的系統(tǒng)和方法。如這里所用的，“硬件”指的是專用的、有固定功能的邏輯電路，另一方面，“軟件”用于引用可以編程的邏輯電路，所說可以編程的邏輯電路通過由程序員確定的算法進(jìn)行控制，或者在軟件控制下利用通用的可以編程的模塊，所說的模塊在數(shù)字信號處理器(DSP)的算術(shù)邏輯單元(ALU)或存儲器內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，在數(shù)字音頻系統(tǒng)的采樣速率轉(zhuǎn)換器內(nèi)進(jìn)行從第一采樣速率到第二采樣速率的轉(zhuǎn)換。采樣速率轉(zhuǎn)換器具有多個(gè)部件，其中的一些是用硬件實(shí)施的，其中的一些是用軟件實(shí)施的。每個(gè)部件是用硬件實(shí)施還是用軟件實(shí)施，取決于部件的性能要求。用軟件可以得到較好性能的部件就用軟件實(shí)施，用硬件可以得到較好性能的部件就用硬件實(shí)施。如以上所述，性能可以用音頻性能、計(jì)算復(fù)雜性等來度量，其中使用這樣一些度量值運(yùn)算所需的處理器周期的數(shù)目、設(shè)備的容量、實(shí)施成本、靈活性、功耗等。
與按照常規(guī)或者全用硬件或者全用軟件實(shí)施的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比，使用硬件和軟件這兩者可能帶來一系列優(yōu)點(diǎn)。例如，對于處理速度很重要的部件可以在專用的硬件中實(shí)施以充分發(fā)揮它們的性能。對于另外一些部件，處理速度的重要性小于靈活性。這些部件可實(shí)施成軟件以便提供期望的靈活性。使用硬件和軟件部件這兩者的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，某些部件可用于多個(gè)通道。通過在各個(gè)通道之間共享某些部件，可以減小系統(tǒng)的費(fèi)用和復(fù)雜性，同時(shí)還可以保持系統(tǒng)的速度和靈活性。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是在一個(gè)音頻放大系統(tǒng)中實(shí)施的。如以上所述，脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)近來在音頻放大系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，但是卻遭遇到常規(guī)方法的缺點(diǎn)。這些方法使用了模擬調(diào)制方案，但這種方案是復(fù)雜和昂貴的，并且提供相對差的性能。相反，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法是在數(shù)字調(diào)制方案中實(shí)施的，并且使用的方法解決了在現(xiàn)有技術(shù)中存在的某些問題。
現(xiàn)在參照附圖1，其中表示說明使用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)的數(shù)字音頻放大系統(tǒng)的功能方塊圖。在這個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100從一個(gè)數(shù)據(jù)源，如CD播放器、MP3播放器、數(shù)字音頻磁帶、或類似物，接收數(shù)字輸入數(shù)據(jù)流。輸入數(shù)據(jù)流是由采樣速率轉(zhuǎn)換器110接收的。輸入數(shù)據(jù)流具有取決于數(shù)據(jù)源的特定的采樣速率。這個(gè)采樣速率在一般情況下是由對應(yīng)類型設(shè)備使用的一組預(yù)先確定的采樣速率中的一種。例如，CD播放器可能輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的采樣速率為44.1千赫茲，而數(shù)字音頻磁帶播放器可能輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的采樣速率為32千赫茲。
按照本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，采樣速率轉(zhuǎn)換器110轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)流，使其從接收時(shí)的采樣速率轉(zhuǎn)換成要在系統(tǒng)100中使用的預(yù)先確定的內(nèi)部速率。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)內(nèi)部采樣速率是100千赫茲。這樣，如果以50千赫茲的采樣速率接收數(shù)據(jù)，則采樣速率轉(zhuǎn)換器110將要重新采樣所說數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生采樣速率為100千赫茲的一個(gè)對應(yīng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)流。這個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)流然后提供給音頻效果子系統(tǒng)120。音頻效果子系統(tǒng)120實(shí)現(xiàn)對于內(nèi)部數(shù)據(jù)流的任何期望的處理，并將最終處理的數(shù)據(jù)流提供給PWM調(diào)制器130。
PWM調(diào)制器130接收的數(shù)據(jù)流代表一個(gè)脈沖編碼調(diào)制信號。PWM調(diào)制器130將這個(gè)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制信號。然后將脈沖寬度調(diào)制信號提供給輸出級140。在輸出級140中，放大脈沖寬變調(diào)制信號并且可以對放大的信號進(jìn)行某種濾波或進(jìn)一步的處理。最終的信號隨后輸出到揚(yáng)聲器系統(tǒng)150，揚(yáng)聲器系統(tǒng)150將這個(gè)電信號轉(zhuǎn)換成可由聽眾聽到的可聽信號。
本公開的重點(diǎn)是在上述的音頻系統(tǒng)中的采樣速率轉(zhuǎn)換器。如以上所述，采樣速率轉(zhuǎn)換器的目的是接收以第一速率采樣的輸入數(shù)據(jù)流并且產(chǎn)生以第二采樣速率采樣的輸出數(shù)據(jù)流。雖然由數(shù)據(jù)流代表的音頻信號基本上保持不變(至少在某些實(shí)施例中)，但采樣速率的改變要符合音頻系統(tǒng)的要求才能由這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行處理。
現(xiàn)在參照附圖2，其中表示說明通常實(shí)現(xiàn)采樣速率轉(zhuǎn)換的方式的示意圖。如由這個(gè)附圖所示的，首先通過第一濾波器210向上采樣或內(nèi)插輸入數(shù)據(jù)流，然后通過第二濾波器220向下采樣或抽取輸入數(shù)據(jù)流。使用一個(gè)中間濾波器230來低通濾波向上采樣的數(shù)據(jù)而后再抽取所說向上采樣的數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)流具有第一采樣速率Fin。這個(gè)數(shù)據(jù)流的向上采樣因子是M。于是，在向上采樣以后，數(shù)據(jù)流的采樣速率為M×Fin。向上采樣通常是通過在輸入數(shù)據(jù)流的樣本之間進(jìn)行內(nèi)插從而產(chǎn)生中間樣本而實(shí)現(xiàn)的。對于M進(jìn)行選擇，以使中間采樣速率(M×Fin)大于期望的輸出采樣速率Fout。在一般情況下，中間樣本速率比期望的輸出速率大得多。
對于向上采樣的數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波并且然后進(jìn)行抽取，以便將采樣速率從中間速率減小到期望的輸出速率。在向下采樣以后，采樣速率是Fout＝(M/N)×Fin。數(shù)據(jù)流的向下采樣或抽取在一般情況下是通過丟棄來自中間數(shù)據(jù)流的樣本實(shí)現(xiàn)的。例如，如果以200千赫茲來采樣中間數(shù)據(jù)流并且希望的輸出采樣速率是100千赫茲，則每隔一個(gè)樣本丟棄一個(gè)樣本。
在理想情況下，M和N都是整數(shù)。如果M是整數(shù)，則輸入數(shù)據(jù)流的向上采樣包括插入M-1個(gè)新的樣本，它們均勻地分隔在每個(gè)起始樣本之間。然后，如果N是整數(shù)，則中間數(shù)據(jù)流的向下采樣包括只抽取每個(gè)第N個(gè)樣本，其余部分丟棄。這種情況示于圖3中。
圖3是說明內(nèi)插和抽取采樣的輸入信號以便以不同的采樣速率產(chǎn)生對應(yīng)的信號的一個(gè)示意圖。在此圖中，輸入樣本由點(diǎn)301、306、311、316表示。這個(gè)信號的直線內(nèi)插值由虛線表示。這個(gè)信號的向上采樣因子是5，所以在每對相鄰的樣本之間內(nèi)插4個(gè)附加的采樣點(diǎn)。所以，在樣本301和樣本306之間的間隔內(nèi)插入點(diǎn)302-305。類似地，在樣本307和樣本311之間的間隔內(nèi)插入點(diǎn)306-311，在樣本311和樣本316之間的間隔內(nèi)插入點(diǎn)312-315。在經(jīng)過低通濾波后，最終的點(diǎn)(301-316)的向下采樣因子是3，所以使用每個(gè)第3點(diǎn)，其余的點(diǎn)被丟棄。最終的數(shù)據(jù)流包括樣本301、304、307、310、313、和316(如箭頭所示的)。
輸入數(shù)據(jù)流的向上采樣和向下采樣的直接實(shí)施方案的問題之一是，為了使M和N為整數(shù)，并且為了保持期望的分辨率，M和N通常是極大的數(shù)?？紤]圖3的例子。如果Fin是60千赫茲，F(xiàn)out是100千赫茲，則M是5和N是3。然而，如果Fin是60.5千赫茲而不是60千赫茲，則必須選擇M＝200和N＝121。容易開發(fā)出需要甚至于更大的M和N的值的情況。根據(jù)在優(yōu)選實(shí)施例中采樣速率轉(zhuǎn)換器的分辨率，高達(dá)218的值可能是必要的。
內(nèi)插和抽取方法的另一個(gè)問題是，處理所接收的數(shù)據(jù)流的采樣速率的變化可能是很困難的。在典型的音頻系統(tǒng)中，每個(gè)設(shè)備或部件都可能產(chǎn)生它自己的時(shí)鐘信號，對應(yīng)的采樣速率就是基于這個(gè)時(shí)鐘信號的。然而，即使期望兩個(gè)部件的時(shí)鐘信號是一樣的，這兩個(gè)時(shí)鐘信號也不能同步，可能略有變化。由于在時(shí)間信號中存在這個(gè)差值，數(shù)據(jù)就可能丟失，或者緩存器可能溢出，導(dǎo)致誤差。對于本發(fā)明的采樣速率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行設(shè)計(jì)以便可以處理這些差值。
應(yīng)當(dāng)說明的是，音頻系統(tǒng)還可以包括各種不同的類型的音頻源。例如，可以通過CD播放器、MP3播放器、數(shù)字音頻磁帶、或類似物產(chǎn)生音頻信號?？梢耘渲眠@些設(shè)備以產(chǎn)生有不同采樣速率的音頻信號。例如，CD播放器提供的輸出信號的采樣速率為44.1千赫茲，數(shù)字音頻磁帶播放器產(chǎn)生的輸出信號的采樣速率為32千赫茲。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠使采樣速率轉(zhuǎn)換器適應(yīng)輸入數(shù)據(jù)流中的多個(gè)不同的采樣速率。而且，采樣速率轉(zhuǎn)換器能夠獨(dú)立地調(diào)節(jié)每個(gè)通道以適應(yīng)不同的輸入采樣速率。通過比較可知，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)只能在兩個(gè)采樣速率已知的條件下適應(yīng)在不同通道上的不同采樣速率。
通過使用多相濾波器可以適應(yīng)不同的采樣速率以及在這些正常時(shí)相同的速率之間的變化。多相濾波器可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)插器210和抽取器220這兩者的功能。通過內(nèi)插輸入數(shù)據(jù)流，多相濾波器可以通過內(nèi)插輸入數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)這些功能，實(shí)現(xiàn)這些功能的方式不需要通過整數(shù)因子向上采樣數(shù)據(jù)流或者通過整數(shù)因子向下采樣數(shù)據(jù)流。
在一般情況下，將上述內(nèi)插器和抽取器實(shí)施為(FIR型)濾波器。多相濾波器顯然也是一種濾波器，但不產(chǎn)生大量的樣本(如由內(nèi)插濾波器所做的那樣)，然后扔掉不需要的樣本，并且(如由抽取濾波器所做的那樣)，多相濾波器只產(chǎn)生那些最終仍舊保留的樣本。于是，與圖3的例子相比，不是產(chǎn)生樣本301-316，然后丟棄這些樣本中的2/3，而是只產(chǎn)生樣本301、304、307、310、313、和316，沒有丟棄任何一個(gè)。
通過一組濾波器系數(shù)來確定多相濾波器。如果將這些系數(shù)外插到不同的系數(shù)組中，則可實(shí)現(xiàn)不同的采樣速率。這可通過選擇合適的濾波器系數(shù)來實(shí)現(xiàn)非整數(shù)的采樣速率轉(zhuǎn)換。
使用多相濾波器的典型的采樣速率轉(zhuǎn)換器包含用于存儲來自輸入數(shù)據(jù)流的樣本的存儲器、用于存儲諸濾波器系數(shù)的存諸器、用于為濾波器系數(shù)進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算的硬件、和用于計(jì)算數(shù)據(jù)和系數(shù)的內(nèi)積的乘累加單元。在一般情況下，這些部件全是使用專用硬件實(shí)施的。這是極其昂貴的，尤其是在需要進(jìn)行計(jì)算的附加邏輯電路方面以及輸入采樣數(shù)據(jù)需要的專用存儲器方面更貴。這些存儲器相對小、并且因此利用硅區(qū)的效率相對低。雖然也可能完全用軟件實(shí)施采樣速率轉(zhuǎn)換器，但這樣的實(shí)施方案在一般情況下不可能提供支持音頻應(yīng)用所必需的速度。
因此，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法利用硬件和軟件部件的組合來實(shí)現(xiàn)在采樣速率轉(zhuǎn)換器中的速度和效率這兩者。這些系統(tǒng)和方法使用具有足夠大的計(jì)算能力和存儲容量的處理器來實(shí)現(xiàn)所要求的部件。
現(xiàn)在參照附圖4，其中表示說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采樣速率轉(zhuǎn)換器的部件的示意圖。圖4的下半部大體上對應(yīng)于將要轉(zhuǎn)換的音頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)路徑，圖4的上半部大體上對應(yīng)于用于控制實(shí)際的采樣速率轉(zhuǎn)換的控制路徑。
如圖4所示，接收音頻數(shù)據(jù)流的樣本，并將其存儲在輸入先進(jìn)先出堆棧405中。輸入數(shù)據(jù)流的采樣速率為Fin。從先進(jìn)先出堆棧405讀出樣本并且通過卷積引擎410使所說樣本與一組內(nèi)插系數(shù)卷積。卷積引擎410有效地向上采樣或向下采樣所說數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生速率等于采樣速率轉(zhuǎn)換器的輸出速率(Fout)的樣本。將這些樣本存儲在輸出先進(jìn)先出堆棧406中。然后以速率Fout從輸出先進(jìn)先出堆棧406中讀出樣本。
通過速率估算器的計(jì)數(shù)器421和422接收與音頻數(shù)據(jù)有關(guān)的幀同步信號。速率估算器的計(jì)數(shù)器421和422簡單地計(jì)數(shù)在各個(gè)通道上接收的樣本之間的時(shí)鐘周期的數(shù)目。(要說明的是，雖然本實(shí)施例具有兩個(gè)通道和對應(yīng)的速率估算器，但是其它的實(shí)施例還可以處理N個(gè)通道并且具有N個(gè)對應(yīng)的部件組。)通過多路轉(zhuǎn)換器430選擇速率估算器計(jì)數(shù)器之一，并且通過低通濾波器440濾波對應(yīng)的計(jì)數(shù)。經(jīng)過濾波的采樣速率計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)送到相位選擇單元450，并用于為多相濾波器內(nèi)插濾波器系數(shù)。然后，在卷積單元410中，使內(nèi)插的多相濾波器系數(shù)與數(shù)據(jù)樣本卷積以產(chǎn)生重新采樣的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)樣本通過先進(jìn)先出堆棧405和先進(jìn)先出堆棧406的流動(dòng)是由先進(jìn)先出管理單元407管理的。根據(jù)數(shù)據(jù)的流動(dòng)，先進(jìn)先出管理單元407向反饋單元470提供反饋。這個(gè)反饋用于調(diào)節(jié)低通濾波器440。這有效地調(diào)節(jié)估算的采樣速率，因此調(diào)節(jié)了在采樣速率轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行的系數(shù)內(nèi)插。由此也調(diào)節(jié)了采樣速率轉(zhuǎn)換，從而可以更加緊密地跟蹤實(shí)際的輸入采樣速率并且可以防止先進(jìn)先出堆棧405和406的溢出或下溢。
可以看出，圖4的部件或者為硬件(HW)或者為軟件(SW)。在這個(gè)實(shí)施例中，硬件部件包括輸入和輸出先進(jìn)先出堆棧405、406、速率估算器421、422、多路轉(zhuǎn)換器430、低通濾波器440、和系數(shù)內(nèi)插器460。用硬件實(shí)施這些部件有各種各樣的理由。例如，用硬件實(shí)施系數(shù)內(nèi)插器460的理由是內(nèi)插過程必須足夠快地進(jìn)行以便提供將要與卷積單元410中的數(shù)據(jù)樣本卷積的濾波器系數(shù)。用硬件可以很容易地和高效率地實(shí)施速率估算器的計(jì)數(shù)器421、422，這是因?yàn)樗鼈兪切枰焖俑碌暮唵斡?jì)數(shù)器，而不是完整的速率估算單元。計(jì)數(shù)器的值是通過軟件讀出的，所說的軟件實(shí)際上執(zhí)行速率估算(并且在一個(gè)實(shí)施例中，所說的軟件對于所有的通道是共用的)。反饋單元470可用軟件高效地實(shí)施，而輸入和輸出的先進(jìn)先出堆棧405和406是用軟件在作為先進(jìn)先出堆棧空制的存儲空間中有效地實(shí)施的。換句話說，先進(jìn)先出堆棧405、406不是實(shí)施成小型獨(dú)立的存儲器，而是使用了數(shù)字信號處理器的較大的存儲空間。
在一個(gè)實(shí)施例中，速率估算器的計(jì)數(shù)器421、422是24比特的計(jì)數(shù)器。每個(gè)計(jì)數(shù)器可以從4個(gè)輸入幀同步信號中選擇SAI LRCK；SPDIF RX幀同步；分組數(shù)據(jù)幀同步；和ESSI幀同步。通過在幀同步信號的計(jì)數(shù)周期期間內(nèi)計(jì)數(shù)數(shù)字信號處理器時(shí)鐘周期的數(shù)目，可以實(shí)現(xiàn)周期測量。計(jì)數(shù)周期是可以編程的，通常所說周期等于1。在這個(gè)實(shí)施例中，計(jì)數(shù)與增益相乘。這個(gè)增益是一個(gè)12比特的整數(shù)，通常將這個(gè)整數(shù)設(shè)置成2的乘方，即等于移動(dòng)一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。這可能便于增加低通濾波器440中的分辨率。
在一個(gè)實(shí)施例中，低通濾波器440是一個(gè)二階的IIR濾波器。這個(gè)濾波器例如可以包括一對級聯(lián)的一階IIR濾波器。低通濾波器440衰減從速率估算器的計(jì)數(shù)器接收的計(jì)數(shù)的抖動(dòng)。這樣就可以保征計(jì)數(shù)的變化是緩慢的，并且由此可以改善采樣速率轉(zhuǎn)換的質(zhì)量。由低通濾波器實(shí)施的均衡過程產(chǎn)生了緩解下溢和溢出的可能性。這個(gè)問題是通過用軟件實(shí)施閉合回路反饋解決的，所說的軟件調(diào)節(jié)一個(gè)24比特的偏差，這個(gè)偏差附加到計(jì)數(shù)值上，然后再使這個(gè)值通過低通濾波器440。在一個(gè)實(shí)施例中，低通濾波器440的濾波器系數(shù)是可以調(diào)節(jié)的，從而可以進(jìn)行快速的頻率和相位鎖定。
系數(shù)內(nèi)插器460與存儲這些系數(shù)的ROM、以及為檢索內(nèi)插器使用的系數(shù)提供地址的ROM地址發(fā)生器一起操作。濾波器系數(shù)實(shí)際上存儲在兩個(gè)ROM內(nèi)，一個(gè)存儲偶數(shù)系數(shù)，另一個(gè)存儲奇數(shù)系數(shù)。內(nèi)插器執(zhí)行三次樣條插值。這種內(nèi)插使用了一個(gè)5階段、兩個(gè)循環(huán)的流水線來執(zhí)行內(nèi)插，由此可使資源共享，同時(shí)可以維持每兩個(gè)時(shí)鐘循環(huán)有一個(gè)內(nèi)插的總處理能力。
用軟件實(shí)施的部件包括卷積單元410、相位選擇單元450、先進(jìn)先出管理單元407、和反饋單元470。這些部件提供在現(xiàn)有技術(shù)的嚴(yán)格硬件實(shí)施方案中不可能提供的靈活性。軟件部件讀出速率估算器421、422的值，并且從這些值確定輸入采樣速率。通過來自軟件部件如先進(jìn)先出管理單元407和反饋單元470的反饋可以調(diào)節(jié)速率估算值。然后，相位選擇單元450使用估算的速率內(nèi)插多相濾波器系數(shù)，并且通過卷積單元410執(zhí)行這些系數(shù)與輸入數(shù)據(jù)樣本的卷積。卷積單元410是用軟件實(shí)施的，因?yàn)榈湫偷臄?shù)字信號處理器可以有效地實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能，同時(shí)可以從主存儲器中讀出樣本并從系數(shù)內(nèi)插器460中讀出系數(shù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，采樣速率轉(zhuǎn)換器的軟件負(fù)責(zé)執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)。例如，如以上所述，速率估算器的計(jì)數(shù)器421、422將它們的各自的計(jì)數(shù)器值與一個(gè)增益相乘，但這個(gè)增益是由這個(gè)軟件確定的。類似地，用于在速率估算器計(jì)數(shù)器后邊的低通濾波器的偏差和濾波器系數(shù)是通過這個(gè)軟件確定的。這個(gè)軟件進(jìn)一步還負(fù)責(zé)計(jì)算輸入采樣速率(Fin)與輸出采樣速率(Fout)之比，這個(gè)比值在優(yōu)選實(shí)施例中是固定的。根據(jù)采樣速率與經(jīng)過濾波的計(jì)數(shù)器的值之比，所說，軟件確定濾波器長度、相位、和用于內(nèi)插多相濾波器系數(shù)的相位增加。進(jìn)而，這個(gè)軟件還負(fù)責(zé)卷積多相濾波器系數(shù)與輸入樣本，管理輸入和輸出先進(jìn)先出堆棧，并提供反饋以調(diào)節(jié)估算的輸入采樣速率。
在數(shù)據(jù)處理器中實(shí)施軟件部件。典型的現(xiàn)代處理器具有極其有效地執(zhí)行緊湊循環(huán)(tight loop)同時(shí)讀出數(shù)據(jù)流的能力。例如，數(shù)字信號處理器(DSP)具有“零耗循環(huán)(zero overhead looping)”的能力。現(xiàn)代的微控制器還具有每個(gè)周期執(zhí)行多個(gè)指令的能力。這些數(shù)字信號處理器和微控制器在一般情況下還具有使其適合于采樣速率轉(zhuǎn)換器應(yīng)用的分開的程序和數(shù)據(jù)存儲器。
這些處理器具有在一個(gè)處理器周期中執(zhí)行例如下所述任務(wù)的能力從存儲器中讀出一個(gè)數(shù)據(jù)樣本(如由采樣指針寄存器指示的)、更新采樣指針寄存器以指向下一個(gè)樣本、從外圍系數(shù)內(nèi)插單元提取一個(gè)系數(shù)值、用這個(gè)系數(shù)值去乘數(shù)據(jù)樣本、在數(shù)據(jù)寄存器中相加(累加)乘法結(jié)果。如果多相濾波器包含X個(gè)系數(shù)，則使用X個(gè)時(shí)鐘周期來計(jì)算一個(gè)輸出樣本。
一個(gè)處理器可以同時(shí)地處理一系列并行的通道Y，在這里，Y受到累加器和采樣指針寄存器的可以利用的數(shù)目的限制。當(dāng)使用相同的系數(shù)同時(shí)處理Y個(gè)通道時(shí)，可以設(shè)計(jì)出相對緊湊的硬件在Y個(gè)循環(huán)中或小于Y個(gè)循環(huán)中執(zhí)行下述的任務(wù)從存儲器中讀出一系列系數(shù)(如由系數(shù)指針指示的)、更新系數(shù)指針寄存器、執(zhí)行內(nèi)插以計(jì)算濾波器系數(shù)到期望的精度。
在“偽C”中，處理器進(jìn)行如下的操作為每個(gè)輸出樣本啟動(dòng)硬件系數(shù)計(jì)算器for j＝1 to Yo[Y]＝0； //啟動(dòng)累加器p[Y]＝start(N)； //啟動(dòng)指針for i＝1 to X //對于每個(gè)系數(shù)C＝mem[coeff] //讀出系數(shù)for j＝1 to Y//對于每個(gè)通道o[Y]+＝C*mem[p[Y]++]
在一般情況下，使用j的內(nèi)部循環(huán)可以被展開，下一個(gè)系數(shù)的讀出可以與最后一次迭代(j＝Y(jié))并行地進(jìn)行。一個(gè)簡單有效的處理器可能為每個(gè)Y的循環(huán)計(jì)算出一個(gè)新的系數(shù)。一個(gè)比較靈活的解決方案可能在Y個(gè)循環(huán)或較少的循環(huán)中計(jì)算出一個(gè)系數(shù)。當(dāng)新的樣本變?yōu)榭梢岳玫臅r(shí)候，停止這種計(jì)算，一直到讀出這個(gè)樣本并且因此自動(dòng)調(diào)節(jié)到數(shù)字信號處理器讀出濾波器系數(shù)的速率時(shí)為止。除了使Y的實(shí)際值更加靈活以外，這還將允許處理器周期性地停止計(jì)算并且可以提供其它的功能如中斷。
本發(fā)明的實(shí)施例可以提供一系列優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)有技術(shù)中是得不到的。例如，硬件和軟件部件的組合可以以極高的水平允許本發(fā)明的系統(tǒng)和方法在采樣速率轉(zhuǎn)換器功能的性能方面提供更高的速度和靈活性，這在全部由硬件或全部用軟件實(shí)施的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中是辦不到的。它們的實(shí)施效率比現(xiàn)有技術(shù)要高。
在某些實(shí)施例中，采樣速率轉(zhuǎn)換器的部件可以在兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的采樣速率轉(zhuǎn)換路徑之間共享。例如，兩個(gè)不同的路徑可以使用同一個(gè)多相濾波器系數(shù)內(nèi)插硬件，其中可能包括存儲系數(shù)的ROM、地址發(fā)生器、和內(nèi)插器本身。在采樣速率轉(zhuǎn)換路徑上共享的資源的另外的實(shí)例是執(zhí)行各自路徑上的軟件部件的數(shù)據(jù)處理器。盡管有共享的資源，但是每個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換路徑都與其它路徑無關(guān)地實(shí)現(xiàn)各自的采樣速率轉(zhuǎn)換功能。
本發(fā)明的至少某些實(shí)施例的另外的優(yōu)點(diǎn)是能夠處理具有允許變化的采樣速率的輸入數(shù)據(jù)流。因?yàn)槊總€(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換路徑都包括一個(gè)采樣速率估算器，用于確定輸入采樣速率，并且還包括各種不同的部件，用于針對這個(gè)輸入采樣速率修改采樣速率轉(zhuǎn)換器的功能，所以這個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換器不容易因?yàn)椴蓸铀俾实淖兓a(chǎn)生誤差。一個(gè)相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是能夠針對具有不同的采樣速率的輸入數(shù)據(jù)流獨(dú)立地修改兩個(gè)不同的采樣速率轉(zhuǎn)換路徑。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠簡化采樣速率轉(zhuǎn)換器的某些部件的實(shí)施方案。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，對于每個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換路徑的速率估算器硬件都包括一個(gè)簡單的計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器能夠很容易地由一個(gè)軟件部件讀出，然后可以根據(jù)計(jì)數(shù)器的值來確定輸入數(shù)據(jù)流的采樣速率。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，使用各種不同技術(shù)中的任何一項(xiàng)技術(shù)都可以代表信息和信號。例如，通過電壓、電流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子、或者它們的任意組合都可以代表在以上整個(gè)所述的內(nèi)容中引用的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、比特、符號、和芯片。使用任何合適的傳輸媒介，其中包括導(dǎo)線、金屬軌跡、通孔、光纖、或類似物，都可以在所公開的系統(tǒng)的各個(gè)部件之間交換信息和信號。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，結(jié)合這里公開的實(shí)施例描述的各種不同的說明性的邏輯塊、模塊、電路、和算法步驟可以實(shí)施為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件、或者二者的組合。為了清楚說明硬件和軟件的這種互換性，以上按照功能總體描述了各種說明性的部件、邏輯塊、模塊、電路、和步驟。這些功能是作為硬件還是作為軟件實(shí)施的，取決于強(qiáng)加在整個(gè)系統(tǒng)上的特定的應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以按照每一個(gè)特定應(yīng)用的不同方式來實(shí)施所述的功能，但是這樣的實(shí)施方案的確定不應(yīng)解釋為偏離了本發(fā)明的范圍。
結(jié)合在這里公開的實(shí)施例描述的各種說明性的邏輯塊、模塊、和電路可以利用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)或其它邏輯設(shè)備、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、分立的門電路或晶體管邏輯電路、分立的硬件部件、或者它們的用于實(shí)現(xiàn)這里描述的功能的任何組合來實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)。通用處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、狀態(tài)機(jī)、或類似物。還可以將處理器實(shí)施為計(jì)算裝置的組合，例如數(shù)字信號處理器和微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與數(shù)字信號處理芯結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)微處理器、或者任何其它這樣的配置。
結(jié)合這里公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以用硬件、由處理器執(zhí)行的軟件或固件模塊、或者它們的組合直接實(shí)施。軟件產(chǎn)品可以駐留在RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可拆卸盤、CD-ROM、或者在本領(lǐng)域中公知的任何其它形式的存儲介質(zhì)內(nèi)。一個(gè)典型的存儲介質(zhì)耦合到處理器上，以使處理器可以從所說存儲介質(zhì)中讀出信息并且可以將信息寫入到存儲介質(zhì)內(nèi)。在可替換方案中，存儲介質(zhì)可以集成到處理器。處理器和存儲介質(zhì)都可以駐留在一個(gè)專用集成電路中。專用集成電路可以駐留在用戶終端。在可替換方案中，處理器和存儲介質(zhì)都可以作為分立的部件駐留在用戶終端內(nèi)。
提供公開的實(shí)施例的以上描述的目的是使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明。對于這些實(shí)施例的各種不同的改進(jìn)對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說很容易變?yōu)轱@而易見，可以將這里描述的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例而不會偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。這樣，不期望將本發(fā)明限制在這里描述的實(shí)施例，本發(fā)明符合與這里公開的原理和新潁特征一致的最寬的范圍。
以上參照具體的實(shí)施例描述了本發(fā)明能夠提供的好處和優(yōu)點(diǎn)。這些好處和優(yōu)點(diǎn)，以及使這些優(yōu)點(diǎn)發(fā)生或變得更加突出的元件或限制，都不被認(rèn)為是任何一個(gè)權(quán)利要求或者所有的權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必要的、或本質(zhì)的特征。如這里所用的，期望將術(shù)語“包括”或者它的任何其它的變化形式，解釋成不排它地包括在這些術(shù)語之后出現(xiàn)的元件或限制。因此，一個(gè)系統(tǒng)、方法、或者包括一組元件的其它實(shí)施例不限于只有這些元件，還可以包括沒有明顯列出的或者要求保護(hù)的實(shí)施例本身固有的其它元件。
雖然參照特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解，這些實(shí)施例是說明性的，本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)施例。對于以上所述的實(shí)施例，許多變化、修改、增加、或改進(jìn)都是可能的?？梢灶A(yù)期，這些變化、修改、增加、或改進(jìn)都將落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采樣速率轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換器部件；其中所述部件的第一部分包括硬件部件；其中所述部件的第二部分包括軟件部件。
2.權(quán)利要求1的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中所述采樣速率轉(zhuǎn)換器包括用于處理輸入數(shù)據(jù)流的兩個(gè)或多個(gè)通道，其中所述兩個(gè)或多個(gè)通道共享所述多個(gè)采樣速率轉(zhuǎn)換器部件中的一個(gè)或多個(gè)。
3.權(quán)利要求1的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中所述采樣速率轉(zhuǎn)換器包括用于處理輸入數(shù)據(jù)流的兩個(gè)或多個(gè)通道，其中所述兩個(gè)或多個(gè)通道中的每一個(gè)都配置成可以處理其采樣速率與其它通道處理的輸入數(shù)據(jù)流的采樣速率無關(guān)的輸入數(shù)據(jù)流。
4.權(quán)利要求3的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)通道包括一個(gè)獨(dú)立的速率估算器。
5.權(quán)利要求4的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)速率估算器都包括一個(gè)獨(dú)立的采樣周期計(jì)數(shù)器。
6.權(quán)利要求5的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中通過利用共用的軟件部件讀出每個(gè)采樣周期計(jì)數(shù)器來確定每個(gè)輸入數(shù)據(jù)流的采樣速率。
7.權(quán)利要求5的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中所述通道中一個(gè)是主通道，其余所述通道是次要通道，其中對于主通道估算采樣速率，其中對于每個(gè)次要通道，確定對應(yīng)的采樣周期計(jì)數(shù)器與主通道采樣周期計(jì)數(shù)器之比，并且其中每個(gè)次要通道的采樣速率確定為所述主通道估算的采樣速率乘以所述的比值。
8.權(quán)利要求3的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)通道實(shí)施一個(gè)多相濾波器，其中每個(gè)多相濾波器實(shí)施方案的系數(shù)是從濾波器系數(shù)的一個(gè)共用的組內(nèi)插的。
9.權(quán)利要求1的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中所述部件包括速率估算器；低通濾波器，其中所述速率估算器的輸出通過所述低通濾波器；相位選擇單元，其中所述低通濾波器的輸出提供給所述相位選擇單元；多相系數(shù)內(nèi)插器，其中所述多相系數(shù)內(nèi)插器根據(jù)所述相位選擇單元的輸出產(chǎn)生一組內(nèi)插的多相濾波器系數(shù)；卷積單元，其配置成可以卷積所述內(nèi)插的多相濾波器系數(shù)與輸入數(shù)據(jù)流的一個(gè)對應(yīng)的樣本；輸入先進(jìn)先出堆棧，其配置成可以接收所述輸入數(shù)據(jù)流的樣本并且可以向所述卷積單元提供所述輸入數(shù)據(jù)流的樣本；輸出先進(jìn)先出堆棧，其配置成可以接收來自所述卷積單元的輸出數(shù)據(jù)流的樣本；及先進(jìn)先出管理單元，其耦合到所述輸入和輸出先進(jìn)先出堆棧并且配置成可以向所述低通濾波器提供反饋。
10.權(quán)利要求9的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中用硬件實(shí)施所述速率估算器、所述低通濾波器、和所述多相系數(shù)內(nèi)插器。
11.權(quán)利要求9的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中用軟件實(shí)施所述相位選擇單元、所述卷積單元、和所述先進(jìn)先出管理單元。
12.權(quán)利要求9的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中所述速率估算器包括一個(gè)計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器配置成可以計(jì)數(shù)所述輸入數(shù)據(jù)流的采樣周期，并且其中通過一個(gè)軟件部件根據(jù)所述計(jì)數(shù)器的值計(jì)算輸入采樣速率。
13.權(quán)利要求1的采樣速率轉(zhuǎn)換器，其中所述采樣速率轉(zhuǎn)換器耦合到脈沖寬度調(diào)制音頻放大器。
14.一種用于轉(zhuǎn)換具有第一采樣速率的輸入數(shù)據(jù)流為具有第二采樣速率的輸出數(shù)據(jù)流的方法，所述的方法包括如下步驟接收具有第一輸入采樣速率的第一輸入數(shù)據(jù)流；及使用一采樣速率轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)硬件部件和所述采樣速率轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)軟件部件處理所述第一輸入數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生具有第一輸出采樣速率的第一輸出數(shù)據(jù)流。
15.權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步還包括估算所述第一輸入采樣速率。
16.權(quán)利要求15的方法，其中估算所述第一輸入采樣速率包括計(jì)數(shù)所述第一輸入數(shù)據(jù)流中的一個(gè)采樣周期內(nèi)循環(huán)的數(shù)目，并且從這個(gè)采樣周期的循環(huán)數(shù)目計(jì)算所述第一輸入采樣速率。
17.權(quán)利要求14的方法，其中所述第一輸入采樣速率是可變的。
18.權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步還包括接收具有第二輸入采樣速率的第二輸入數(shù)據(jù)流；并且使用所述采樣速率轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)硬件部件和所述采樣速率轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)軟件部件處理所述第二輸入數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生具有第二輸出采樣速率的第二輸出數(shù)據(jù)流。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述第一和第二輸入采樣速率是可變的，彼此無關(guān)。
20.權(quán)利要求18的方法，其中所述第一輸出采樣速率等于所述第二輸出采樣速率。
21.權(quán)利要求18的方法，其中所述第一和第二輸入數(shù)據(jù)流是通過至少一個(gè)公共的硬件或軟件部件處理的。
22.權(quán)利要求14的方法，其中至少一個(gè)硬件部件包括多相系數(shù)內(nèi)插器。
23.權(quán)利要求1 4的方法，其中所述至少一個(gè)軟件部件包括相位選擇單元，所述相位選擇單元選擇用于內(nèi)插一組多相濾波器系數(shù)的相位。
24.權(quán)利要求14的方法，其中所述至少一個(gè)軟件部件包括卷積單元，所述卷積單元卷積內(nèi)插的多相濾波器系數(shù)組與所述第一輸入數(shù)據(jù)流的對應(yīng)樣本，以產(chǎn)生所述第一輸出數(shù)據(jù)流。
25.權(quán)利要求14的方法，其中的處理所述第一輸入數(shù)據(jù)流包括估算所述第一輸入采樣速率；選擇用于內(nèi)插一組多相濾波器系數(shù)的相位；內(nèi)插這組多相濾波器系數(shù)；卷積這組內(nèi)插的多相濾波器系數(shù)與所述第一輸入數(shù)據(jù)流的一個(gè)或多個(gè)樣本；以及提供所述第一輸出數(shù)據(jù)流的最終樣本。
26.權(quán)利要求25的方法，其中內(nèi)插這組多相濾波器系數(shù)是用硬件實(shí)現(xiàn)的，卷積這組內(nèi)插的多相濾波器系數(shù)與所述輸入數(shù)據(jù)流的一個(gè)或多個(gè)樣本則是用軟件實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
一種用于轉(zhuǎn)換數(shù)字輸入數(shù)據(jù)流使其從第一采樣速率轉(zhuǎn)換成第二固定采樣速率的系統(tǒng)和方法，使用硬件部件和軟件部件的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括速率估算器，用于估算輸入數(shù)據(jù)流的采樣速率；相位選擇單元，用于根據(jù)估算的采樣速率選擇用于內(nèi)插一組多相濾波器系數(shù)的相位；系數(shù)內(nèi)插器，用于根據(jù)所選的相位內(nèi)插濾波器系數(shù)；卷積單元，用于卷積內(nèi)插的濾波器系數(shù)與輸入數(shù)據(jù)流的樣本，以產(chǎn)生重新采樣的輸出數(shù)據(jù)流的樣本。在能夠處理具有無關(guān)可變的采樣速率的數(shù)據(jù)流的多個(gè)通道之間共享一個(gè)或多個(gè)硬件或軟件部件。
文檔編號H03H17/06GK101027837SQ200480010769
公開日2007年8月29日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者杰克·B·安德森, 拉瑞·E·漢德, 錢連瑋, 喬·W·佩吉 申請人:D2音頻有限公司