CN111314835B - 基于数字功放芯片的调试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于数字功放芯片的调试系统，包括应用模块，用于解析转换用户的操作并传递给寄存器；寄存器操作模块，与所述的应用模块相连接，用于满足寄存器的操作需求实现不同的功能；接口通讯模块，与所述的寄存器操作模块相连接，用于通过USB或串口等常用接口与单片机通讯。本发明还涉及一种实现数字功放芯片调试的方法。采用了该系统及方法，按照既有的音效值写入芯片时，实际输出的音效能得到预计设想的音效，配置不同功能时，操作更简便，而且能直观地通过图形化的操作界面，形象直观，对常用的功能进行了封装，方便用户操作。与现有技术方案相比较，本发明的操作方便、快捷，更加接近实际应用。

Description

基于数字功放芯片的调试系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及芯片功能调试领域，具体是指一种基于数字功放芯片的调试系统及方法。

背景技术

现有的技术方案都是直接配置数字功放芯片的寄存器，即上位机计算好要配置的寄存器的内容后写入芯片相应的寄存器的位置。设置不同的EQ时，由于扬声器性能的不同，导致按照既有的音效值(EQ)写入芯片，由于扬声器的原因，实际输出的音效并不是我们设想的音效；要配置不同的功能时，需要参考手册进行，费时且容易出错。

现在市面上的数字功放调试软件多采用文本式的界面，功能不够直观，对操作人员要求比较高，操作人员需要对芯片本身的寄存器内容非常熟悉。本发明采用了图形化的操作界面，形象直观，对常用的功能进行了封装，方便用户操作。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足直观展示、操作简便、适用范围较为广泛的基于数字功放芯片的调试系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的基于数字功放芯片的调试系统及方法如下：

该基于数字功放芯片的调试系统，其主要特点是，所述的系统包括：

应用模块，用于解析转换用户的操作并传递给寄存器；

寄存器操作模块，与所述的应用模块相连接，用于满足寄存器的操作需求实现不同的功能；

接口通讯模块，与所述的寄存器操作模块相连接，用于通过USB或串口等常用接口与单片机通讯；

所述的应用模块包括：

响应操作单元，与所述的寄存器操作模块相连接，用于将系统的操作转化为对应的数值；

显示同步单元，与所述的响应操作单元相连接，用于将数值在显示界面上同步显示；

解析单元，与所述的显示同步单元相连接，用于将数值解析成对应的寄存器地址和内容；

数据格式转换单元，与所述的解析单元相连接，用于将数据转换成接口通讯模块可以识别的格式；

所述的寄存器操作模块包括：

常规操作处理功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于处理对数字功放芯片的常规操作；

DRC功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于对输出进行动态范围控制和虚拟低音功能的控制，并以图形化的方式显示动态范围的控制效果；

EQ功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于对数字功放进行音效控制。

较佳地，所述的系统还包括：

单片机，与所述的接口通讯模块相连接，用于根据协议解析数据流；

数字功放芯片，与所述的单片机相连接，用于执行系统对寄存器的调试操作。

较佳地，所述的系统还包括仿真模块，与所述的接口通讯模块相连接，用于模拟仿真数字功放芯片，实现脱机状态时的芯片调试操作。

较佳地，所述的常规操作处理功能单元的常规操作包括选择信号输入格式、选择左右声道、EQ开关、音量调节、DRC功能的开关、去加重开关、直流阻塞开关、PWM输出格式、输出通道分配和信号输出开关。

较佳地，所述的DRC功能单元包括动态范围控制子单元与虚拟低音功能控制子单元，均与所述的应用模块和接口模块相连接，所述的动态范围控制子单元通过图形化的方式显示。

较佳地，所述的EQ功能单元包括数值化调节子单元和图形化调节子单元，均与所述的应用模块和接口模块相连接，所述的EQ功能单元支持不大于3个EQ信号的分段调节。

较佳地，所述的系统还包括扬声器，所述的扬声器与所述的应用模块、寄存器操作模块和接口模块相连接，用于调试不同音效的频响特性。

较佳地，所述的扬声器的调试中对EQ的调节包括数值调节和图形化调节。

该基于上述系统的实现数字功放芯片调试的方法，其主要特点是，所述的应用模块包括响应操作单元、显示同步单元、解析单元和数据格式转换单元，所述的方法包括以下步骤：

(1-1)所述的响应操作单元将操作转化为对应的数值，并传输给显示同步单元和解析单元；

(1-2)所述的显示同步单元将改变的数值在四个不同的显示界面上同步显示，所述的解析单元将改变的数值解析成对应的寄存器地址和内容，并传输给数据格式转换单元；

(1-3)所述的数据格式转换单元将数据转换成接口通讯模块可识别的格式传输给单片机；

(1-4)所述的单片机解析所述的数据流；进行读写正确的校验，并返回响应的标志给系统；

(1-5)所述的系统判断此次操作是否正确，如果是，则调试正确；否则，执行相应的错误处理程序。

较佳地，所述的步骤(5)还包括以下操作步骤：

(1-5.1)判断此次操作是否是写入数字功放芯片的寄存器，如果是，则调试软件处于等待下一次操作的状态；否则，则继续步骤(1-5.2)；

(1-5.2)所述的单片机将数字功放芯片传输来的数据解析后通过接口通讯模块传给数据格式转换单元；

(1-5.3)所述的数据转换模块去除附加信息后传输给解析单元；

(1-5.4)所述的解析单元解析数据并传输给显示同步单元，显示同步单元更新显示人机接口的四个界面。

较佳地，所述的寄存器操作模块包括常规操作处理功能单元、DRC功能单元和EQ功能单元，所述的方法还包括扬声器调试的操作步骤，所述的具体操作步骤如下：

(2-1)所述的系统在EQ功能单元进行初始化操作；

(2-2)所述的EQ功能单元分别调节8段EQ的频率、增益和Q值，直至扬声器的频响曲线变为直线。

较佳地，所述的系统还包括仿真模块，所述的方法还包括脱机操作的操作步骤，所述的具体操作步骤如下：

(3-1)判断系统是否为脱机状态，如果是，则接口通讯模块与仿真模块进行数据传输和读写；否则，继续步骤(1-1)。

采用了本发明的基于数字功放芯片的调试系统及方法，按照既有的音效值写入芯片时，实际输出的音效能得到预计设想的音效，配置不同功能时，操作更简便，而且能直观地通过图形化的操作界面，形象直观，对常用的功能进行了封装，方便用户操作。与现有技术方案相比较，本发明的操作方便、快捷，更加接近实际应用。

附图说明

图1为本发明的基于数字功放芯片的调试系统的架构示意图。

图2为本发明的基于数字功放芯片的调试系统的结构示意图。

图3为本发明的基于数字功放芯片的调试系统的常规操作处理功能单元的示意图。

图4为本发明的基于数字功放芯片的调试系统的DRC功能单元的示意图。

图5为本发明的基于数字功放芯片的调试系统的EQ功能单元的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该基于数字功放芯片的调试系统，其中，所述的系统包括：

应用模块，用于解析转换用户的操作并传递给寄存器；

寄存器操作模块，与所述的应用模块相连接，用于满足寄存器的操作需求实现不同的功能；

接口通讯模块，与所述的寄存器操作模块相连接，用于通过USB或串口等常用接口与单片机通讯；

所述的应用模块包括：

响应操作单元，与所述的寄存器操作模块相连接，用于将系统的操作转化为对应的数值；

显示同步单元，与所述的响应操作单元相连接，用于将数值在显示界面上同步显示；

解析单元，与所述的显示同步单元相连接，用于将数值解析成对应的寄存器地址和内容；

数据格式转换单元，与所述的解析单元相连接，用于将数据转换成接口通讯模块可以识别的格式；

所述的寄存器操作模块包括：

常规操作处理功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于处理对数字功放芯片的常规操作；

DRC功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于对输出进行动态范围控制和虚拟低音功能的控制，并以图形化的方式显示动态范围的控制效果；

EQ功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于对数字功放进行音效控制。

作为本发明的优选实施方式，所述的系统还包括：

单片机，与所述的接口通讯模块相连接，用于根据协议解析数据流；

数字功放芯片，与所述的单片机相连接，用于执行系统对寄存器的调试操作。

作为本发明的优选实施方式，所述的系统还包括仿真模块，与所述的接口通讯模块相连接，用于模拟仿真数字功放芯片，实现脱机状态时的芯片调试操作。

作为本发明的优选实施方式，所述的常规操作处理功能单元的常规操作包括选择信号输入格式、选择左右声道、EQ开关、音量调节、DRC功能的开关、去加重开关、直流阻塞开关、PWM输出格式、输出通道分配和信号输出开关。

作为本发明的优选实施方式，所述的DRC功能单元包括动态范围控制子单元与虚拟低音功能控制子单元，均与所述的应用模块和接口模块相连接，所述的动态范围控制子单元通过图形化的方式显示。

作为本发明的优选实施方式，所述的EQ功能单元包括数值化调节子单元和图形化调节子单元，均与所述的应用模块和接口模块相连接，所述的EQ功能单元支持不大于3个EQ信号的分段调节。

作为本发明的优选实施方式，所述的系统还包括扬声器，所述的扬声器与所述的应用模块、寄存器操作模块和接口模块相连接，用于调试不同音效的频响特性。

作为本发明的优选实施方式，所述的扬声器的调试中对EQ的调节包括数值调节和图形化调节。

该基于上述系统的实现数字功放芯片调试的方法，其中，所述的应用模块包括响应操作单元、显示同步单元、解析单元和数据格式转换单元，所述的方法包括以下步骤：

(1-1)所述的响应操作单元将操作转化为对应的数值，并传输给显示同步单元和解析单元；

(1-2)所述的显示同步单元将改变的数值在四个不同的显示界面上同步显示，所述的解析单元将改变的数值解析成对应的寄存器地址和内容，并传输给数据格式转换单元；

(1-3)所述的数据格式转换单元将数据转换成接口通讯模块可识别的格式传输给单片机；

(1-4)所述的单片机解析所述的数据流；进行读写正确的校验，并返回响应的标志给系统；

(1-5)所述的系统判断此次操作是否正确，如果是，则调试正确；否则，执行相应的错误处理程序。

(1-5.1)判断此次操作是否是写入数字功放芯片的寄存器，如果是，则调试软件处于等待下一次操作的状态；否则，则继续步骤(1-5.2)；

(1-5.2)所述的单片机将数字功放芯片传输来的数据解析后通过接口通讯模块传给数据格式转换单元；

(1-5.3)所述的数据转换模块去除附加信息后传输给解析单元；

(1-5.4)所述的解析单元解析数据并传输给显示同步单元，显示同步单元更新显示人机接口的四个界面。

(2-1)所述的系统在EQ功能单元进行初始化操作；

(2-2)所述的EQ功能单元分别调节8段EQ的频率、增益和Q值，直至扬声器的频响曲线变为直线。

(3-1)判断系统是否为脱机状态，如果是，则接口通讯模块与仿真模块进行数据传输和读写；否则，继续步骤(1-1)。

本发明的具体实施方式中，数字功放调试软件的核心是PC通过USB或串口等常用接口与MCU通讯，MCU再通过IIC等接口与数字功放芯片通讯，从而实现调试软件对数字功放芯片内的寄存器进行读写的功能。

该调试软件从功能架构上分三个层次，分别接口部分，寄存器操作部分，应用部分。

一般性的操作只要操作应用层的三部分功能就能满足绝大多数的需求，其中GENERAL FUNCTION模块针对数字功放芯片的一些常规操作，从信号输入到信号输出整个链路的开关操作，包括信号输入格式的选择、左右声道的选择、EQ的开关、音量的调节、DRC功能的开关、去加重开关、直流阻塞开关、PWM输出格式、输出通道分配、信号输出开关等。

DRC FUNCTION模块主要针对输出进行动态范围控制以及虚拟低音功能的控制。并图形化的方式显示动态范围的控制效果。

EQ FUNCTION是对数字功放进行音效控制的模块，也是调节数字功放芯片使用最频繁的功能。可以实现三个EQ的分段调节，既可以数值化调节，也可以图形化调节，支持扬声器EQ单独调节，也支持扬声器与音效联合调节。

芯片内部寄存器与调试软件界面同步功能：

该调试软件提炼和分类归纳了数字功放芯片的所有寄存器的功能，既能对调试软件上的每一项功能解析成相应的寄存器的内容，又可以将寄存器的内容解析成对应的调试软件的对应功能，从而实现了数字功放芯片的内部寄存器与调试软件的同步功能，软件启动时就将芯片内的内容全部回读到PC并解析到调试软件的相应显示项。

操作任意一项功能时，软件会响应数值改变或鼠标点击或曲线拖拉等动作，并交给响应操作模块处理，响应操作模块将这些操作转化为对应的数值，交给显示同步模块和解析模块，显示同步模块负责将改变的数值在四个不同的显示界面上同步显示，解析模块负责将改变的数值解析成对应的寄存器地址和内容，解析完成后将数据交给数据格式转换模块，数据格式转换模块将数据转换成通讯模块可以识别的格式传输给MCU，MCU再按照预先定好的协议解析这串数据流，通过IIC对数字功放芯片进行读写，并进行读写正确的校验，返回响应的标志给调试软件，以便调试软件知道此次操作是否正确，并执行相应的错误处理程序。

如果操作是写入数字功放寄存器，上述过程结束，调试软件处于等待下一次操作的状态，若是读数字功放寄存器操作，则整个软件流程逆向执行一遍。即数字功放芯片通过IIC将数据传给单片机，单片机将数据解析后传给通讯模块，通讯模块将数据传给数据格式转换模块，数据转换模块将数据将一些附加信息去除，传给解析模块，解析模块将数据解析出来交给显示同步模块，显示同步模块更新显示人机接口的四个界面。

扬声器调试功能：

不同的扬声器具有不同的频响特性，所以同样的音效对应不同的扬声器会呈现出不同的效果，因此如果能把扬声器的频响特性测出，与不同音效对应的频响进行结合，则调试整个功放系统的工作将会变得非常简单。

为此，本调试软件将扬声器的频响特性调试功能进行了改进，可以方便的调试出各种音效。调试扬声器的工作在EQ界面下进行，该界面对EQ的调节采用了数值调节和图形化调节两种方法。通过分别调节8段EQ的频率、增益以及Q值，使得扬声器的频响曲线变为直线时的8段EQ值即为扬声器的EQ，调试软件通过解析模块、数据转换模块、通讯模块等将内容写入相应的寄存器。

脱机操作功能：

为了方便用户熟悉该软件的操作，该调试软件增加了脱机操作的功能，原理是用一个文本文件模拟仿真了数字功放芯片，文本文件的每一行代表一个芯片的寄存器，对数字功放芯片的读写操作模拟成对文本文件的操作。软件的执行流程基本上是相同的，在数据进入通讯模块时根据设置的不同决定数据进入仿真模块还是进入实际的芯片中。

采用了本发明的基于数字功放芯片的调试系统及方法，按照既有的音效值写入芯片时，实际输出的音效能得到预计设想的音效，配置不同功能时，操作更简便，而且能直观地通过图形化的操作界面，形象直观，对常用的功能进行了封装，方便用户操作。与现有技术方案相比较，本发明的操作方便、快捷，更加接近实际应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种基于数字功放芯片的调试系统，其特征在于，所述的系统包括：

应用模块，用于解析转换用户的操作并传递给寄存器；

寄存器操作模块，与所述的应用模块相连接，用于满足寄存器的操作需求实现不同的功能；

接口通讯模块，与所述的寄存器操作模块相连接，用于通过USB或串口与单片机通讯；

所述的应用模块包括：

响应操作单元，与所述的寄存器操作模块相连接，用于将系统的操作转化为对应的数值；

显示同步单元，与所述的响应操作单元相连接，用于将数值在显示界面上同步显示；

解析单元，与所述的显示同步单元相连接，用于将数值解析成对应的寄存器地址和内容；

数据格式转换单元，与所述的解析单元相连接，用于将数据转换成接口通讯模块可以识别的格式；

所述的寄存器操作模块包括：

常规操作处理功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于处理对数字功放芯片的常规操作；

动态范围控制单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于对输出进行动态范围控制和虚拟低音功能的控制，并以图形化的方式显示动态范围的控制效果；

音效均衡功能单元，与所述的应用模块和接口模块相连接，用于对数字功放进行音效控制；

所述的系统还包括扬声器，所述的扬声器与所述的应用模块、寄存器操作模块和接口模块相连接，用于调试不同音效的频响特性；

所述的扬声器通过EQ界面调试扬声器，通过分别调节8段EQ的频率、增益以及Q值，使得扬声器的频响曲线变为直线的8段EQ值即为扬声器的EQ，通过解析单元、数据格式转换单元、接口通讯模块将内容写入相应的寄存器；

所述的系统还包括：

单片机，与所述的接口通讯模块相连接，用于根据协议解析数据流；

数字功放芯片，与所述的单片机相连接，用于执行系统对寄存器的调试操作。

2.根据权利要求1所述的基于数字功放芯片的调试系统，其特征在于，所述的系统还包括仿真模块，与所述的接口通讯模块相连接，用于模拟仿真数字功放芯片，实现脱机状态时的芯片调试操作。

3.根据权利要求1所述的基于数字功放芯片的调试系统，其特征在于，所述的常规操作处理功能单元的常规操作包括选择信号输入格式、选择左右声道、EQ开关、音量调节、DRC功能的开关、去加重开关、直流阻塞开关、PWM输出格式、输出通道分配和信号输出开关。

4.根据权利要求1所述的基于数字功放芯片的调试系统，其特征在于，所述的动态范围控制单元包括动态范围控制子单元与虚拟低音功能控制子单元，均与所述的应用模块和接口模块相连接，所述的动态范围控制子单元通过图形化的方式显示。

5.根据权利要求1所述的基于数字功放芯片的调试系统，其特征在于，所述的音效均衡功能单元包括数值化调节子单元和图形化调节子单元，均与所述的应用模块和接口模块相连接，所述的音效均衡功能单元支持不大于3个EQ信号的分段调节。

6.根据权利要求1所述的基于数字功放芯片的调试系统，其特征在于，所述的扬声器的调试中对EQ的调节包括数值调节和图形化调节。

7.一种基于权利要求1所述的系统实现数字功放芯片调试的方法，其特征在于，所述的应用模块包括响应操作单元、显示同步单元、解析单元和数据格式转换单元，所述的方法包括以下步骤：

(1-1)所述的响应操作单元将操作转化为对应的数值，并传输给显示同步单元和解析单元；

(1-2)所述的显示同步单元将改变的数值在四个不同的显示界面上同步显示，所述的解析单元将改变的数值解析成对应的寄存器地址和内容，并传输给数据格式转换单元；

(1-3)所述的数据格式转换单元将数据转换成接口通讯模块可识别的格式传输给单片机；

(1-4)所述的单片机解析数据流；进行读写正确的校验，并返回响应的标志给系统；

(1-5)所述的系统判断此次操作是否正确，如果是，则调试正确；否则，执行相应的错误处理程序。

8.根据权利要求7所述的实现数字功放芯片调试的方法，其特征在于，所述的步骤(1-5)还包括以下操作步骤：

(1-5.1)判断此次操作是否是写入数字功放芯片的寄存器，如果是，则调试软件处于等待下一次操作的状态；否则，则继续步骤(1-5.2)；

(1-5.2)所述的单片机将数字功放芯片传输来的数据解析后通过接口通讯模块传给数据格式转换单元；

(1-5.3)所述的数据格式转换单元去除附加信息后传输给解析单元；

(1-5.4)所述的解析单元解析数据并传输给显示同步单元，显示同步单元更新显示人机接口的四个界面。

9.根据权利要求7所述的实现数字功放芯片调试的方法，其特征在于，所述的寄存器操作模块包括常规操作处理功能单元、动态范围控制单元和音效均衡功能单元，所述的方法还包括扬声器调试的操作步骤，所述的扬声器调试的操作步骤的具体操作步骤如下：

(2-1)所述的系统在音效均衡功能单元进行初始化操作；

(2-2)所述的音效均衡功能单元分别调节8段EQ的频率、增益和Q值，直至扬声器的频响曲线变为直线。

10.根据权利要求7所述的实现数字功放芯片调试的方法，其特征在于，所述的系统还包括仿真模块，所述的方法还包括脱机操作的操作步骤，所述的脱机操作的操作步骤的具体操作步骤如下：

(3-1)判断系统是否为脱机状态，如果是，则接口通讯模块与仿真模块进行数据传输和读写；否则，继续步骤(1-1)。

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