可适用于便携式电话终端的音乐播放装置的制作方法

专利名称：可适用于便携式电话终端的音乐播放装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可适用于汽车电话或蜂窝式移动电话等的便携式电话终端的音乐播放装置。
上述的电话终端装置能够产生乐音，然而，其音质不能令人满意。
为了改善音质，提出了在电话终端装置中设置播放代表乐曲的音乐数据的音乐播放装置的方案。该电话终端装置中所使用的典型的音乐播放装置由中央处理装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和音源构成。这里，CPU执行存储在ROM中的自动演奏程序，以便读出存储在ROM或RAM内的音乐数据的同时，把发音参数设定在音源中。如此，在电话终端装置中播放乐曲。
电话终端装置特别是市售的便携式电话机要力求减小其大小和价格且要具备多种功能，要求电话终端装置能够执行例如发话功能、受话功能以及显示功能等多种功能。在组装到便携式电话终端装置内的音乐播放装置中，CPU除了进行电话功能处理之外还必须实现音乐播放功能。因此，音乐播放装置需要高速CPU供处理用。但是，如果具有高速CPU，便携式电话终端装置价位就很高。
音乐IC作为特别设计的装置用于乐音播放是公知的。典型的便携式电话终端装置用的音乐IC由音源、定序器和用作音乐数据存储器的ROM构成。从外部送来音乐播放指示，音乐IC播放存储在ROM中的音乐数据，从而把乐曲的乐音播放出来。把这样的音乐IC装配到便携式电话终端装置中，CPU就不必进行音乐播放处理。使用音乐IC，就没有必要由CPU来进行音乐播放处理。因此，对于装配了音乐IC的便携式电话终端装置来说，能够使用低价位的低速CPU。
通常，音乐IC的ROM具有用于音乐数据的小的存储容量。因此，音乐IC能够存储有限数目的乐曲，但不能增加乐曲播放的时间长度。因为ROM的存储容量小，所以音乐IC不能存储实现乐曲高品质播放的相当数量的音乐数据。因此，装配了音乐IC的便携式电话终端装置只能播放低音质的乐音。
本发明的目的在于提供一种音乐播放装置，能够根据存储在有限存储容量内的音乐数据使用低速的运算处理器高音质地播放乐曲。另外，本发明的其他目的在于提供一种装配了音乐播放装置的便携式电话终端装置，该音乐播放装置能够使用音乐数据的有限存储容量和低速运算处理器实现乐曲的高品质播放。
当顺序数据FIFO存储器由于乐曲播放的进行而顺序数据不足时，就把顺序数据传送请求(S-IRQ)发送到系统CPU，促使传送顺序数据的下一部分。当波形数据FIFO存储器由于乐曲播放的进行而波形数据不足时，就把波形数据传送请求(W-IRQ)发送到系统CPU，促使传送波形数据的下一部分。这样，系统CPU就逐次地把顺序数据传送到顺序数据FIFO存储器以充满其存储容量，并且也逐次地把波形数据传送到波形数据FIFO存储器以充满其存储容量。这样，既确保了乐曲的高品质播放，也降低了存储器的存储容量。另外，系统CPU只承担执行音乐播放处理的小的处理负荷，所以高速CPU对系统CPU来说就不是必需的。
另外，也可以对应于多声道设置多个波形数据FIFO存储器，这种情况下，解码器就按时分多路复用同时播放多声道的乐音信号。


图1是按照本发明的优选实施例的具有音乐播放装置的便携式电话机的电气结构方框图；图2是表示便携式电话机经电话线路的通信连接的示意性系统图；图3是表示便携式电话机的部件特别是按照本发明的第一实施例的音乐播放部的内部电气结构方框图；图4是表示便携式电话机的部件特别是按照本发明的第二实施例的音乐播放部的内部电气结构方框图；图5表示存储在图3所示的顺序数据FIFO存储器中的顺序数据用的格式的一例；图6A是表示对于单声道的持续时间数据和音符数据之间的时间关系的第一例的时序图；图6B是表示对于多声道的持续时间数据和音符数据之间的时间关系的第二例的时序图；图7表示存储顺序数据和波形数据的系统RAM的存储器存储状况表；图8是表示辅助进行音乐播放部的音乐播放处理的主处理的流程图；和图9是表示辅助进行音乐播放部的音乐播放处理的IRQ处理的流程图。
图1表示按照本发明的优选实施例的装配了音乐播放装置的便携式电话机的电气结构。便携式电话机1具有与有调制-解调功能的通信部13连接的拉杆式天线1a。系统CPU10借由执行电话功能处理对便携式电话机1的系统的各部进行总体控制，此外，系统CPU10中具备计时器(未示出)指示运作期间经过的时间，同时对每个特定时间间隔进行计时中断。接受中断请求信号(IRQ)后，系统CPU10执行辅助音乐播放处理的音乐数据或波形数据的传送处理，其细节将在稍后描述。系统RAM11具有存储从下载中心所下载的音乐数据和波形数据的存储区、用户设定数据区和系统CPU10处理用的工作区。ROM12存储由系统CPU10执行的电话机的发话·受话等种种电话功能的程序或执行辅助前述音乐播放处理的处理程序。此外，系统ROM12还存储预设的音乐数据和波形数据等种种数据。
通信部13解调由天线1a接收到的来话信号，同时调制经天线1a发送的输出信号。即，通信部13解调来话信号以生成代表被发送的发话方的声音的受话信号。受话信号在语音处理器(编码器·解码器)14被解码。另外，语音处理器14对代表便携式电话机1的用户的语音的发话信号进行压缩编码。即，语音处理器14是对语音信号进行高效率压缩编码·解码的装置，语音处理器14由例如码激线性预测编码(CELPC)方式或自适应差分脉码调制(ADPCM)方式的编码器·解码器构成。实现本发明的音乐播放装置的音乐播放部15与扬声器22连接，以由扬声器22产生从语音处理器14送来的受话信号的语音。此外，音乐播放部15播放音乐数据以产生来话呼叫音或挂断音。来话呼叫音由扬声器23产生，另一方面，挂断音与所收到的语音混合后由扬声器22产生。
音乐播放部15包含具有小存储容量的音乐数据存储器和波形数据存储器。在音乐数据由音乐播放部15播放过程中，在音乐数据存储器或波形数据存储器中产生预定大小的空闲区。这种情况下，音乐播放部15向系统CPU10发出中断请求信号(IRQ)，并从系统RAM11或系统ROM12读出音乐数据或波形数据的下一部分。如此，音乐数据或波形数据的下一部分就被传送到音乐播放部15。接口(I/F)16从例如个人计算机之类的外部设备20下载音乐数据或波形数据，并传送到系统RAM11。输入部17包含功能按钮和指定从0～9的数字的拨号按钮等各种按钮。按照输入部17的按钮操作，显示器18在屏幕上显示电话功能选单和各种文字或图像。回应于来话呼叫，系统CPU10启动振动器19产生振动，取代来话呼叫音。由于振动器19的启动，便携式电话机1的机身振动以通知使用者接收来话。便携式电话机1的所有功能块均经总线24互相连接，并进行指令或数据的发送接收。
便携式电话机1能够经电话线路或各种网路下载音乐数据或波形数据。下面参照图2说明下载音乐数据的步骤或运作，这里，分别具有音乐播放装置的便携式电话机1、101与电话线路网连接。
一般，便携式电话机的通信用蜂窝系统采用小分区制，多个无线通信区安排在服务区域内。在图2中，设置了四个基地台2a～2d，分别覆盖并管理无线通信区。在图2的情况下，基地台2c管理移动交换局的便携式电话机1、101所属的无线通信区。为了实现与一般电话终端装置的通信，便携式电话机1、101经基地台2c连接到移动交换局3，再从这里连接到一般电话网。如此，便携式电话机1、101就经无线通信线路与管理无线电通信区的基地台连接起来，因此，便携式电话机1、101的用户就能够与其他电话终端装置通信。
接下来，详述图2中所示的蜂窝通信系统的一例，其中便携式电话机1、101属于四个基地台2a～2d中的基地台2c管理的同一无线通信区。便携式电话机1、101经无线通信线路与基地台2c连接，基地台2c接收并处理通话或位置注册用的上行信号。基地台2a～2d管理相互邻接的不同无线通信区，可以控制基地台2a～2d的输出功率使得无线通信区的周边部分彼此相互部分重叠，基地台2a～2d经多路复用线路与移动交换局3连接。为了简化起见，图2只表示出一个移动交换局3和一个选通交换局4，然而，也可以把多个移动交换局线路集中于多个选通交换局，把该选通交换局与一般电话交换局5a连接。选通交换局经中继传输线路互相连接起来。一般电话交换局5a、5b、5c分别配置在服务区中，经中继传输线路互相连接起来，一般电话交换局5a～5c的每一个与许多一般电话连接。一般电话交换局5b与下载中心6连接。
下载中心6是对一般电话终端或其他通信装置分配音乐数据或信息的计算机设备。即，下载中心6随时存储着许多音乐数据或波形数据，随时追加新的乐曲来更新这些数据。使用本系统，便携式电话机1、101的用户就能够从与一般电话网连接的下载中心6下载音乐数据或波形数据。在从下载中心6下载音乐数据的情况下，便携式电话机1的用户指定预定的电话号码来呼叫下载中心6。这样，在便携式电话机1、基地台2c、移动交换局3、选通交换局4、一般电话交换局5a、5b和下载中心6之间就建立了通信路径。然后，在便携式电话机1的显示器18的屏幕上显示出预定的乐曲选单，用户根据该选单操作输入部17的拨号按钮来选择所要的乐曲。由此，用户能够从下载中心6把所要的乐曲的音乐数据下载到便携式电话机1上。同样，用户也能够从下载中心6把所要的波形数据下载到便携式电话机1。
图3表示按照本发明的第一实施例的音乐播放装置即音乐播放部15的电气结构。
图3的音乐播放部15由CPU接口(CPU I/F)30、第一寄存器组31、顺序数据FIFO存储器32、波形数据FIFO存储器33、定序器34、第二寄存器组(REG)35、解码器36、数模变换器(DAC)37、混声器38和IRQ控制器39构成。这里，FIFO是先输入的数据先输出的“先进先出”的缩写。
CPU接口30经8比特数据线(数据/索引)、芯片选择线(CS)、地址控制线(A0)、读出控制线(RD)和写入控制线(WR)连接到系统CPU10。地址控制线指示数据线上的信号是数据还是索引。索引是用来指示包含在第一寄存器组31和第二寄存器组35内的寄存器的地址的信息，经由数据线按顺序把数据或索引写入到CPU接口30中，就能够把数据写入到第一寄存器组31和第二寄存器组35内的索引所指示的寄存器中，这种情况下，地址线的信号表示数据线信号的区别。在读出模式下，索引经由数据线写入到CPU接口30，然后，读取指令经由读出控制线被送到CPU接口30。由此，就能够从第一寄存器组31和第二寄存器组35中的索引所指示的寄存器读出数据。
第一寄存器组31包含五个寄存器，分别存储8比特数据。五个寄存器分别取一个规定的名称，即，定序器控制寄存器、顺序数据寄存器、波形数据寄存器、状态寄存器和波形号寄存器。
系统CPU10把定序器控制数据写入到定序器控制寄存器内，来控制定序器34。定序器控制数据中包含开始乐音播放的定序器开始指令和停止乐音播放的定序器停止指令。
系统CPU10把音乐数据等顺序数据写入到顺序数据寄存器中。顺序数据按规定的格式制作，将在稍后描述其内容。如图5所示，单一乐曲的音乐数据由交互配置的持续时间数据和音符数据构成，其中持续时间数据表示在乐音的发音定时之间的时间间隔，而音符数据对应于发音数据。写入到顺序数据寄存器中的顺序数据直接传送到顺序数据FIFO存储器32。
系统CPU10把波形数据写入到波形数据寄存器，波形数据从这里直接传送到波形数据FIFO存储器33。波形数据的细节将在稍后描述，概略来说，对于把歌声、语音以及实际演奏乐器而发出来的声音取样所提取出来的波形幅值实施编码或压缩编码来生成波形数据。
状态寄存器指示音乐播放部15的音乐播放状态，状态寄存器内存储来自顺序数据FIFO存储器32的顺序数据Full标志(S-Full)或顺序数据IRQ标志(S-IRQ)，同时存储来自波形数据FIFO存储器33的波形数据Full标志(W-Full)或波形数据IRQ标志(W-IRQ)。此外，还存储来自定序器34的顺序数据END标志(END)或选通时间END标志(GEND)。状态寄存器由系统CPU10读出。
波形号寄存器存储代表应播放的波形数据的波形号，波形号寄存器由系统CPU10读出。另外，定序器34从音符数据中提取波形号(WAVE-No)，并供给第一寄存器组31。
顺序数据FIFO存储器32具有32字节(32×8比特)的存储容量。在写入时，系统CPU10经第一寄存器组31中的顺序数据寄存器按顺序把对应于所选择的乐曲的顺序数据写入到顺序数据FIFO存储器32。在读出时，从定序器34中依照写入顺序读出顺序数据。一旦由定序器34读出顺序数据，顺序数据就在顺序数据FIFO存储器32中废弃。除了上述的FIFO功能之外，顺序数据FIFO存储器32还具有监视存储在其中的顺序数据的数据量的功能。在存储于顺序数据FIFO存储器32中的顺序数据的量达到32字节的满盈状态下，顺序数据FIFO存储器32发出顺序数据Full标志(S-Full)，并设定到第一寄存器组31的状态寄存器内。在存储于顺序数据FIFO存储器32中的顺序数据的量减到系统CPU10所预先设定的规定的量(例如8字节)以下的不足状态下，顺序数据FIFO存储器32发出顺序数据IRQ标志(S-IRQ)，并设定到第一寄存器组31的状态寄存器中。顺序数据IRQ标志也被送到IRQ控制器39，以通知系统CPU10顺序数据FIFO存储器32的不足状态。
把定序器开始指令数据写入到第一寄存器组31的定序器控制寄存器，定序器34依照定序器开始指令开始运作。在定序器开始指令之前，必需把几个顺序数据先行写入到顺序数据FIFO存储器32中，最好至少把由顺序数据所指定的波形数据的开头部分先行写入到波形数据FIFO存储器33中。
定序器34的概略运作记载如下。
(1)定序器34输入由存储在顺序数据FIFO存储器32中的持续时间数据和音符数据构成的顺序数据的开头部分。
(2)把包含在音符数据1中的波形号写入到第一寄存器组31的波形号寄存器中。
(3)在对应的波形数据未被先行写入到波形数据FIFO存储器33内的情况下，波形数据FIFO存储器33立刻发出波形数据IRQ标志(W-IRQ)，经由IRQ控制器39转送到系统CPU10。由此，系统CPU10参照第一寄存器组31的状态寄存器，来辨识波形数据IRQ标志是因波形数据FIFO存储器33中波形数据的不足所产生，系统CPU10立刻进行波形数据的传送。为了特定传送的波形数据，系统CPU10参照写入到第一寄存器组31的波形号寄存器的波形号，或者，系统CPU10根据存储在系统RAM11中的选择乐曲的顺序数据来特定波形号。其后，系统CPU10管理波形号所指定波形数据被传送到哪几个波形数据FIFO存储器33。
(4)一旦波形数据被存储在波形数据FIFO存储器33中，定序器34就待机由持续时间数据1所指定的预定时间，然后，指示解码器36开始对对应于音符数据1的波形数据解码。具体来说，定序器14输出含有开始·停止信号或音量等的发音参数，并写入到配置在解码器36之前的第二寄存器组(REG)35。在该定时时刻，定序器34输入下一组持续时间数据2和音符数据2，以对下一波形数据的播放作准备。这里，所谓播放准备是有关持续时间数据2的时间管理。
(5)音符数据1中所包含的选通时间经过之后，定序器34指示解码器36停止解码。此外，所播放的持续时间数据和音符数据在波形数据FIFO存储器33中被清除掉。定序器34发出选通时间END标志(GEND)，并将它设定到第一寄存器组31的状态寄存器。在本实施例中，系统CPU10参照选通时间END标志，立刻停止向波形数据FIFO存储器33传送波形数据。这样，就能够防止把乐音产生时所不必要的波形数据传送到波形数据FIFO存储器33。
(6)对音符数据2也进行同样的发音处理。对波形数据连续进行这样的发音处理直到顺序数据的末端为止，一旦检测到顺序数据的末端，定序器34和解码器36就停止其运作。此外，从顺序数据FIFO存储器32或波形数据FIFO存储器33中清除所有数据。定序器34发出顺序数据END标志(END)并将它设定到第一寄存器组31的状态寄存器。参照顺序数据END标志，系统CPU10进行下一顺序数据的播放准备。
当定序器34把开始·停止信号或音量等发音参数写入到第二寄存器组35时，解码器36开始或停止其解码动作。根据来自定序器34的发音参数或来自波形数据FIFO存储器33的波形数据，解码器36对由4比特取样构成的ADPCM波形数据进行解码(或解压)，生成由16比特取样构成的PCM波形数据。波形数据的格式不必限定于ADPCM格式，可以采用能压缩波形数据的各种格式，例如DPCM(差分脉码调制)格式，MP3(即，动画专家组，音频层3)格式和Twin VQ(注册商标)格式等。如果改变本实施例而使用上述的某一种格式，解码器36必需重新配置适合于这种格式。在按照本实施例播放非压缩的PCM格式的波形数据的情况下，必需跳过解码器36的解码处理。
在图3所示的音乐播放部15中使用定序器34来进行波形数据的播放。在不使用定序器34的情况下，系统CPU10经Direct Data线(直通数据线)用CPU接口30直接向第三寄存器组35写入发音参数，使音乐播放部15动作。这样，就能够实现乐音的实时发音功能。在此情况下，也启动解码器36来解码来自波形数据FIFO存储器33的波形数据。即，必需把波形数据提供给波形数据FIFO存储器33使其满盈。音乐播放部15安装在具有例如游戏功能的便携式电话机1(或101)中，由于音乐播放部15的实时发音功能，便携式电话机1能够与游戏联动而实时地产生效果音。
顺序数据FIFO存储器32输出顺序数据IRQ标志(S-IRQ)，以通知IRQ控制器39还留在顺序数据FIFO存储器32中的顺序数据的量减少到了所规定的量以下。或者，波形数据FIFO存储器33输出波形数据IRQ标志(W-IRQ)，以通知IRQ控制器39还留在波形数据FIFO存储器33中的波形数据的量低于所规定的量。收到顺序数据IRQ标志或波形数据IRQ标志后，IRQ控制器39向系统CPU10发出IRQ信号。收到IRQ信号时，系统CPU10参照存储在第一寄存器组31的状态寄存器中的顺序数据IRQ标志或波形数据IRQ标志，检查IRQ的产生原因并进行对应的处理。由于顺序数据IRQ标志的设定，系统CPU10检测出顺序数据FIFO存储器32中顺序数据不足，并传送预定量即24字节(＝32字节-8字节)的顺序数据。该顺序数据的后续部分从RAM11或ROM12中读出，并传送到顺序数据FIFO存储器32。
由于波形数据IRQ标志的设定，系统CPU10检测到波形数据FIFO存储器33中波形数据不足，并传送预定量即256字节(＝384字节-128字节)的波形数据。该波形数据的后续部分从RAM11或ROM12中读出，并传送到波形数据FIFO存储器33。系统CPU10不必立即传送24字节的顺序数据或256字节的波形数据。此外，系统CPU10也不必传送全部24字节的顺序数据或全部256字节的波形数据。亦即，按能够让音乐播放部15无中断地继续播放乐音的时序和量来进行顺序数据或波形数据的传送。
上述顺序数据或波形数据的传送也可以进行中断处理。在系统CPU10以预定周期从第一寄存器组31的状态寄存器直接读出顺序数据Full标志、顺序数据IRQ标志、波形数据Full标志、波形数据IRQ标志的情况下，能够用中断处理来进行顺序数据或波形数据的传送。这时，也可以把IRQ控制器39从音乐播放部15排除在外。
在图3所示的第一实施例的音乐播放部15中，定序器34检测到系统CPU10所发出的播放开始指令时就开始播放。在用户操作便携式电话机(1或101)的播放键开始播放音乐或背景音乐(BGM)或便携式电话机收到来话呼叫而开始播放来话呼叫音(或来话呼叫乐音)时，系统CPUI0发出播放开始指令。即使在用户操作便携式电话机的挂断键而开始播放挂断音的情况下，系统CPU10也发出播放开始指令。
在开始乐音播放的情况下，定序器34从顺序数据FIFO存储器32读取由第一音符数据和第一持续时间数据构成的顺序数据的开头部分，并把包含在第一音符数据中的波形号写入到第一寄存器组31的波形号寄存器。由此，由波形号所指定的波形数据在系统CPU10的控制下被写入到波形数据FIFO存储器33中。至此，音乐播放部15就完成了乐音的播放开始准备。在以第一持续时间数据为基础的发音开始时序中，定序器34控制解码器36开始对波形数据解码。同时，定序器34从顺序数据FIFO存储器32读取由下一持续时间数据和下一音符数据构成的顺序数据的下一部分。重复上述的运作，解码器36按顺序解码波形数据并生成PCM波形数据，该PCM波形数据由数模变换器37变换成模拟波形信号，并根据该波形信号播放适当的声音。在所播放的声音是音乐或来话呼叫音(或来话呼叫乐音)的情况下，扬声器23产生所播放的声音。如果所播放的声音是BGM或挂断音的情况下，混声器38将其与来自语音处理器14的受话信号混合起来。在挂断音的情况下，因为受话信号被混声器38消音，因此扬声器22只产生挂断音。
在第一音符数据的解码时，一旦波形数据FIFO存储器33所存储的波形数据量减少到规定的量以下(例如128字节)，波形数据FIFO存储器33就发出波形数据IRQ标志(W-IRQ)，并设定到第一寄存器组31的状态寄存器。波形数据IRQ标志也被传送到IRQ控制器39，以通知系统CPU10波形数据FIFO存储器33中的波形数据不足。根据波形数据IRQ标志，系统CPU10经波形数据寄存器把波形数据的下一部分写入到波形数据FIFO存储器33中。结果，即使波形数据FIFO存储器33的存储容量较小，也能够无中断地播放乐音高品质播放所必需的多种波形数据。
一旦根据第一音符数据的选通时间进行到发音期间的结束时刻，定序器34就停止解码器36解码波形数据，所播放的声音也就停止。同时，定序器34把选通时间END标志(GEND)设定到状态寄存器，与此同时，也清除顺序数据FIFO存储器32中的第一持续时间数据和第一音符数据。接下来，定序器34把包含在第二音符数据中的波形号写入到波形号寄存器，系统CPU10把波形号所指定的波形数据写入到波形数据FIFO存储器33。然后，定序器34一直待机到根据第二持续时间数据的发音周期的开始定时为止。一旦到达发音周期的开始定时，定序器34就控制解码器36根据第二音符数据开始波形数据的解码。同时，定序器34从顺序数据FIFO存储器32读出第三持续时间数据和第三音符数据。上述的运作重复地执行直到顺序数据的结束，或者直到用户操作便携式电话机的结束键来停止播放。至此为止，便携式电话机一直根据顺序数据持续地产生播放的声音。
一旦由于基于顺序数据进行波形数据的播放而使存储在顺序数据FIFO存储器32中的顺序数据的量减少到规定的量(例如8字节)以下，顺序数据FIFO存储器32就发出顺序数据IRQ标志(S-IRQ)，并设定到第一寄存器组31中的状态寄存器中。同时，顺序数据IRQ标志也传送到IRQ控制器39，以通知系统CPU10顺序数据FIFO存储器32的顺序数据不足。根据顺序数据IRQ标志，系统CPU10经顺序数据寄存器把顺序数据的下一部分写入到顺序数据FIFO存储器32。结果，即使顺序数据FIFO存储器32的存储容量较小，也能够无中断地播放长时间播放所必需的多种顺序数据。
参照图4，来说明按照本发明的第二实施例的音乐播部15的电气结构。
按照第二实施例的音乐播放部15根据单一乐曲同时播放四个声道的波形数据。这种情况下，顺序数据具有能够同时播放四个声道的波形数据的规定格式。因此，用第二实施例的音乐播放部15确保四个声道的波形数据的同时播放。不同于使用单一波形数据FIFO存储器33的图3的音乐播放部15，图4的音乐播放部15包含分别对应于四个声道Ch1、Ch2、Ch3、Ch4的四个波形数据FIFO存储器133a、133b、133c、133d。此外，解码器136按照时分多路复用(TDM)解码四个声道的波形数据。
下面参照图5说明顺序数据的格式的一例。这里，顺序数据由交替配置的持续时间数据和音符数据(发音数据)构成。持续时间数据由1字节或2字节构成，代表对应于下一音符数据的播放的声音开始之前的时间间隔。音符数据由2字节构成，由代表四个发音声道的某一个声道的2比特声道号码(Ch-No)、指定64种音色内的一种波形数据的6比特波形号(WAVE-No)和8比特选通时间构成。选通时间对应于表示根据音符数据的播放声音的音符长度的时间数据。
图5所示的上述顺序数据的格式不仅适用于可同时播放四个声道的波形数据的第二实施例的音乐播放部15，而且适用于第一实施例的音乐播放部15，即把同时播放的声音数设定为「1」的单音的音乐播放部。按照第一实施例的音乐播放部15只能同时播放一个声音，不管包含在音符数据中的声道号码。
图5表示包含音符数据的顺序数据的一例，该音符数据由对应于作为发音数据的发音开始和结束以及应产生的乐音的波形数据构成。除了音符数据之外，也可以把音量控制等音量数据的描述包含在顺序数据中。在此情况下，必需改变表示原来音符数据的时间间隔的持续时间数据，以表示各种数据的时间间隔。
图6A和6B表示在持续时间数据和音符数据之间的时间关系，在图6A所示的时间关系的第一例中，用持续时间数据表示有关声道1(Ch1)的音符数据的时间间隔，音符在同一时间线中连续地配置而没有重复。即，持续时间数据1表示音符数据1的开始定时之前的时间间隔。同样，持续时间数据2表示音符数据1和音符数据2的开始定时之间的时间间隔，而持续时间数据3表示音符数据2和音符数据3(未图示)的开始定时之间的时间间隔。
在图6B所示的时间关系的第二例中，持续时间数据表示在不同声道的音符数据的时间间隔，音符被配置得在不同的声道中部分地重复。即，持续时间数据1表示声道1的音符数据1的开始定时之前的时间间隔，持续时间数据2表示沿时间轴部分地相互重复的声道1的音符数据1和声道2的音符数据的开始定时之间的时间间隔。同样，持续时间数据3表示沿时间轴彼此部分地重复的声道2的音符数据2和声道3的音符数据3的开始定时之间的时间间隔。
接着，说明存储顺序数据和波形数据的RAM11的存储状况表。
要存储的顺序数据的乐曲数取决于RAM11的存储容量。因此，如果RAM11的存储容量大，就能够存储很多顺序数据。在图7中，RAM11存储多组顺序数据，即分别对应于不同的乐曲的顺序数据1、顺序数据2、…。在各顺序数据中包含连续配置于不同地址的多组持续时间数据和音符数据。例如，顺序数据1的情况下，持续时间数据1被配置在地址m，音符数据1被配置在地址m+1，持续时间数据2被配置在地址m+2，而音符数据2被配置在地址m+3。也就是，持续时间数据和音符数据被交替地配置在顺序数据中。
系统CPU10管理有多少顺序数据已经被传送到了音乐播放部15。顺序数据的传送管理由沿图7的顺序数据移动(或滚动)的指针1指示。也就是，指针1指示已经传送到音乐播放部15的顺序数据的最后地址。
系统RAM11中存储由所播放的顺序数据中包含的波形号所指定的至少最低数的波形数据。因为单一乐曲的顺序数据最大可指定64种波形数据(即，64种音色)，所以波形号由从64个项目的中选择的6比特构成。因此，如图7所示，系统RAM11内存储64个波形数据，即波形数据1到波形数据64。波形数据由ADPCM编码器压缩成4比特取样，经压缩的波形数据的两个取样存储在系统RAM11的同一地址。各地址的存储位置指定一个字节的区域(或8比特区域)，该区域分割为两部分，即从LSB到第四比特的第一部分和从第五比特到MSB的第二部分。例如，在地址n，其第一部分存储波形数据的第一取样D1，而第二部分存储波形数据的第二取样D2。同样，在每一后续的地址(例如地址n+1)中存储二个取样。
系统CPU10也管理有多少波形数据已经被传送到音乐播放部15。波形数据的传送管理由有关各声道的指针指示。即，指针2对于声道1(Ch-1)指示已经向音乐播放部15传送的波形数据的最后地址。同样，指针3对于声道2(Ch-2)指示已经向音乐播放部15传送的波形数据的最后地址；指针4对于声道3(Ch-3)指示传送过的波形数据的最后地址；而指针5对于声道4(Ch-4)指示传送过的波形数据的最后地址。在使用单音音乐播放部15的第一实施例中，只设置有一个指针对于单一声道指示已经传送的波形数据的最后地址。图1所示的便携式电话机1的系统RAM11经通信线路与外部设备20连接，并存储从外部设备20下载的顺序数据和波形数据。系统RAM11不必只存储所下载的数据，即，也可以预先存储依照上述的存储格式预设的顺序数据和波形数据。
在图4所示的第二实施例中，音乐播放部15由CPU接口(CPU I/F)130、第一寄存器组131、顺序数据FIFO存储器132、四个波形数据FIFO存储器133a～133d、定序器134、第二寄存器组(REG)135、按TDM动作的解码器136、数模变换器(DAC)137、混声器138和IRQ控制器139。第二实施例的音乐播放部的上述部分基本上与图3所示的第一实施例的音乐播放部的运作相同。第二实施例的音乐播放部15的特征在于具备四个波形数据FIFO存储器133a～133d，用它们来实现四个声道的乐音同时播放。以下，来说明第二实施例的音乐播放部15，特别是关联与四个声道的乐音的同时播放用的存储器的动作。
假设系统CPU10对图4所示的音乐播放部15发出播放开始指令。在此情况下，定序器134检测到播放开始指令就开始播放。在用户操作便携式电话机1(或101)的播放键来开始音乐或BGM的播放的情况下，或便携式电话机收到来话而开始来话呼叫乐音播放的情况下，系统CPU10发出播放开始指令。此外，当用户操作便携式电话机的挂断键以开始挂断音的播放时，系统CPU10也发出播放开始指令。
在开始音乐播放时，定序器134从顺序数据FIFO存储器132读出由持续时间数据和音符数据构成的顺序数据；然后，定序器134提取出包含在音符数据中指定波形数据的波形号，并把它们与表示发音声道的声道号一起写入到第一寄存器组131内的波形号寄存器中。在系统CPU10的控制之下，由各波形号所指定的各波形数据被写入到由对应的声道号码所指定的四个波形数据FIFO存储器133a～133d中的某一个。然后，来说明处理图6B所示的顺序数据的图4的音乐播放部15的运作。在图6B中，音符数据1被分配到该乐音产生用的发音声道的声道1(Ch1)，音符数据1被写入到声道1的波形数据FIFO存储器133a，由此就完成了对于音符数据1的播放开始准备。定序器134根据持续时间数据1待机到音符数据1的开始定时，然后，控制解码器136以开始对由音符数据1所指定的波形数据进行解码。因此，解码器136对于声道1开始波形数据的解码。数模变换器137根据波形数据的解码结果输出声道1的模拟乐音信号。同时，定序器134从顺序数据FIFO存储器132读取下一对持续时间数据2和音符数据2。
在对音符数据1所指定的波形数据的解码中，一旦存储在声道1的波形数据FIFO存储器133a内的波形数据量减少到低于所规定的量(例如128字节)，波形数据FIFO存储器133a就发出波形数据IRQ标志(W-IRQ)，并设定到第一寄存器组131内的状态寄存器。同时，波形数据IRQ标志也被送到IRQ控制器139，以通知系统CPU10波形数据FIFO存储器133a内波形数据不足。因此，系统CPU10经第一寄存器组131内的波形数据寄存器向波形数据FIFO存储器133a传送声道1的波形数据的下一部分。结果，即使波形数据FIFO存储器133a的存储容量较小，也能够无中断地播放高品质播放所必需的多种波形数据。
读取持续时间数据2和音符数据2之后，定序器134把包含在音符数据2中以指定波形数据的波形号与指定音符数据2的发音声道的声道2的声道号码一起写入到波形号寄存器。在系统CPU10的控制之下，所指定的波形数据被写入到声道2的波形数据FIFO存储器133b。由此，定序器134根据持续时间数据2待机到音符数据2的开始定时，然后，控制解码器136开始对由音符数据2所指定的波形数据进行解码。解码器136对声道2开始波形数据的解码，数模变换器137输出声道2的模拟乐音信号，同时，定序器134从顺序数据FIFO存储器132读取下一对持续时间数据3和音符数据3。
由于解码器136按TDM运作，所以对声道1的波形数据或声道2的波形数据按TDM进行解码。因此，解码器136按TDM输出两个声道的PCM波形数据。数模变换器137把两个声道的PCM波形数据变换成模拟乐音信号。由此，便携式电话机基于声道1和声道2的波形数据的混合来产生复音声音。
读取持续时间数据3和音符数据3之后，定序器134把包含在音符数据3中以指定波形数据的波形号与指定音符数据3的发音声道的声道3的声道号码一起写入到波形号寄存器。在系统CPU10的控制之下，所指定的波形数据被写入到声道3的波形数据FIFO存储器133c。定序器134根据持续时间数据3待机到音符数据3的开始定时。在到达音符数据3的开始定时之前，定序器134转移到基于选通时间1的音符数据1的结束定时。也就是定序器134停止解码器136对声道1的波形数据的解码，因此音乐播放部15就停止声道1产生声音。同时，定序器134把选通时间END标志(GEND)设定到第一寄存器组131内的状态寄存器，并且在顺序数据FIFO存储器132中清除持续时间数据1和音符数据1。
其后，一旦到达基于持续时间数据3的音符数据3的开始定时，定序器134就使解码器136开始对音符数据3所指定的波形数据进行解码。由此，解码器136开始解码声道3的波形数据，数模变换器137输出声道3的模拟乐音信号。同时，定序器134从顺序数据FIFO存储器132读取下一对持续时间数据4和音符数据4(未示出)，重复上述动作。
如上所述，包含在顺序数据内的多组持续时间数据和音符数据中的各音符数据指定波形数据和发音声道。在音符数据所指定的波形数据的解码的期间，一旦所指定的发音声道的波形数据FIFO存储器中的存储波形数据量减少到低于规定的量(例如128字节)，相应的波形数据FIFO存储器就发出波形数据IRQ标志(W-IRQ)，并设定到第一寄存器组131内的状态寄存器。同时，波形数据IRQ标志也被送到IRQ控制器139，以通知系统CPU10波形数据FIFO存储器中波形数据不足。因此，对指定的发音声道经波形数据寄存器把波形数据的下一部分写入到波形数据FIFO存储器。结果，即使各波形数据FIFO存储器133a～133d的存储容量较小，也能够无中断地播放高品质播放所必需的多种波形数据。
由于基于顺序数据的波形数据的播放，一旦存储在顺序数据FIFO存储器132中的顺序数据的量减少到低于规定的量(例如8字节)，顺序数据FIFO存储器132就发出顺序数据IRQ标志(S-IRQ)，并设定到第一寄存器组131中的状态寄存器。同时，顺序数据IRQ标志也送到IRQ控制器139，以通知系统CPU10顺序数据FIFO存储器132内顺序数据不足。因此，系统CPU10经顺序数据寄存器把顺序数据的下一部分写入到顺序数据FIFO存储器132。结果，即使顺序数据FIFO存储器132的存储容量较小，也能够无中断地播放长时间播放所必需的多个顺序数据。
上述的播放处理重复地进行直到顺序数据结束为止，或直到用户操作便携式电话机的结束键来停止播放。至此为止，便携式电话机根据顺序数据持续进行音乐的播放。
在使用播放音作为音乐或来话呼叫音(或来话呼叫乐音)的情况下，扬声器23产生其播放音。在使用播放音作为BGM或挂断音的情况下，混声器138将其与来自语音处理器14的语音信号混合起来，由扬声器22产生播放音和受话的合成音。在挂断音的情况下，混声器138将受话信号静音，因此，扬声器22只产生挂断音作为播放音。
接着，说明由系统CPU10执行辅助音乐播放部15的音乐播放处理的处理。图8表示辅助音乐播放处理的主处理。首先，系统CPU10进行让用户在便携式电话机1的显示器18的屏幕上选择乐曲的乐曲选择动作。为不同的目的设置有四种类型的乐曲选择动作，即，用户用第一种乐曲选择动作选择产生来话呼叫乐音的来话呼叫用乐曲；用户用第二种乐曲选择动作选择用挂断键指定的挂断音产生用乐曲；用户用第三种乐曲选择动作选择产生与受话混合的BGM的BGM播放用乐曲；用户用第四种乐曲选择动作选择音乐播放用乐曲。在步骤S1，判定用户是否执行了上述某一种乐曲选择动作，用户能够选择分别指定用于不同目的的乐曲的乐曲号。如果系统CPU10在步骤S1检测出用户执行了乐曲选择动作，流程进到步骤S2，把对四种用途(即，来话呼叫、挂断音产生、BGM播放和音乐播放)的各用途所选择的乐曲号存储在系统RAM11中；然后，流程进到步骤S3。如果系统CPU10未检测到用户的乐曲选择动作，流程跳过步骤S2，直接进到步骤S3。在步骤S3，判定播放是否已开始，在用户操作便携式电话机的播放键以开始BGM或音乐的播放时，检测到播放开始。在来话呼叫的情况下，在便携式电话机接收到来话呼叫信号时，检测到播放开始。在挂断音产生的情况下，在用户操作便携式电话机的挂断键时，检测到播放开始。
如果在步骤S3检测到播放开始，流程就进到步骤S4，系统CPU10把顺序数据的开头部分传送到音乐播放部15。系统CPU10根据特定用途即来话呼叫、挂断音产生、BGM播放或音乐播放关联用户所选择的乐曲号进行顺序数据的传送。首先，系统CPU10向音乐播放部15的顺序数据FIFO存储器只传送顺序数据的开头部分的几个字节；在步骤S5，系统CPU10执行定序器·开始指令处理，并把定序器·开始指令数据写入到音乐播放部15的定序器控制寄存器。写入定序器·开始指令数据，系统CPU10就开始在所述步骤S3检测到的特定用途的乐曲的播放，如果系统CPU10在步骤S3对四种用途都未检测到播放开始，流程就跳过步骤S4和步骤S5。
在步骤S6，判定播放是否已停止。在用户操作便携式电话机的结束键以停止BGM或音乐的播放时，检测到播放停止。在来话呼叫的情况下，在用户操作便携式电话机的通话键时，检测到播放停止。在挂断音产生的情况下，当用户操作便携式电话机的挂断解除键时，检测到播放停止。如果系统CPU10在步骤S6对四种用途都未检测到播放停止，流程就进到步骤S7，系统CPU10执行状态寄存器读取处理，以读入音乐播放部15的状态寄存器的数据。在步骤S8，参照设定到状态寄存器且读入系统CPU10中的END标志，判定顺序数据的播放是否结束。
如果系统CPU10检测到在音乐播放部15的状态寄存器中设定有END标志而顺序数据的播放已经结束，流程进到S9，系统CPU10执行定序器·停止指令传送处理，以把定序器·停止指令数据写入到音乐播放部15的定序器控制寄存器。写入定序器·停止指令数据，系统CPU10停止音乐播放部15的内部电路的动作。因此，系统CPU10从顺序数据FIFO存储器或波形数据FIFO存储器中清除各种标志和数据。如果在步骤S8未检测到顺序数据的播放结束，系统CPU10就结束主处理。
如果在步骤S6检测到播放停止，流程直接进到步骤S9，系统CPU10执行定序器·停止指令传送处理，以定序器·停止指令数据写入到音乐播放部15的定序器控制寄存器。至此，系统CPU10停止音乐播放部15的播放处理，结束主处理。
图9表示由系统CPU10执行辅助音乐播放部的音乐播放处理的IRQ处理。即，系统CPU10接收IRQ信号(或IRQ标志)并开始IRQ处理。
在收到IRQ信号时，流程进到步骤S11，系统CPU10进行状态寄存器读取处理，读入音乐播放部15的状态寄存器的数据。在步骤S12，判定状态寄存器中是否设定有顺序数据IRQ标志。状态寄存器中设定有顺序数据IRQ标志的情况下，可以把IRQ的原因特定为顺序数据FIFO存储器中的存储顺序数据不足。在步骤S13，系统CPU10进行顺序数据传送处理，向音乐播放部15的顺序数据FIFO存储器传送规定量(例如24字节)的顺序数据。然后，流程进到步骤S14。如果系统CPU10在步骤S12检测到顺序数据IRQ标志未设定到状态寄存器，流程就跳过步骤S13直接进到步骤S14。
在步骤S14，判定状态寄存器中是否设定有彼形数据IRQ标志，状态寄存器中设定有波形数据IRQ标志的情况下，可以把IRQ的原因特定为波形数据FIFO存储器中的波形数据不足。在步骤S15，判定状态寄存器中是否设定有选通时间END标志GEND，如果系统CPU10在步骤S15检测到选通时间END标志GEND未设定到状态寄存器，流程进到步骤S16。这里，因为状态寄存器中设定有波形数据IRQ标志并在步骤S14已检测到，所以进行波形数据传送处理把规定量的波形数据(例如256字节)传送到音乐播放部15的波形数据FIFO存储器。为了特定传送的波形数据，系统CPU10参照音乐播放部15的波形号寄存器的内容来进行波形数据传送处理。
在步骤S15检测到状态寄存器中设定有选通时间END标志的情况下，即使设定在状态寄存器中的波形数据IRQ标志指示波形数据FIFO存储器中的波形数据不足，系统CPU10也跳过步骤S16的波形数据传送处理而立即结束IRQ处理。这是因为，在由于选通时间(即发音期间或音符长度)的终止而把选通时间END标志设定到状态寄存器时，就不必再进一步播放波形数据，换句话说，也就没有必要进一步把波形数据传送到波形数据FIFO存储器。此外，如果在步骤S14检测到波形数据IRQ标志未设定到状态寄存器，因为没有必要进行波形数据传送处理，所以系统CPU10立刻结束IRQ处理。
如上所述，用本发明的音乐播放装置进行音乐播放处理，以播放与四种用途相关而选择的乐曲。即，在便携式电话机接收到来话呼叫信号的情况下，音乐播放装置播放乐曲作为来话呼叫音(或来话呼叫乐音)；在用户操作便携式电话机的挂断键的情况下，音乐播放装置播放乐曲作为挂断音；在用户操作便携式电话机的播放键的情况下，音乐播放装置播放乐曲作为BGM或音乐。在上述的情况下，音乐播放装置播放由用户分别根据四种用途所选择的乐曲。这里，对于四种用途即来话呼叫、挂断音产生、BGM播放和音乐播放，可以独立地选择不同的乐曲。用户能够用便携式电话机随时进行乐曲选择动作。因此，用户能够随时任意地对应于四种用途分别选择要播放的乐曲。
系统CPU10的处理基本上主要由电话功能处理(对于此，在图面上未予以说明)占用，而对于辅助音乐播放处理的图8和图9的处理只需要小的处理负荷。因此，即使把上述的音乐播放辅助处理与电话功能处理同时进行，在便携式电话机中也无须安装高速CPU作为系统CPU10。
虽然只设置了有限存储容量来存储32字节的顺序数据作为顺序数据FIFO存储器，但这仅仅是一例，并不限定于此。即，与系统RAM11相比，便携式电话机可以有存储容量非常小的顺序数据FIFO存储器。此外，虽然只设置了有限存储容量来存储384字节的波形数据作为波形数据FIFO存储器，但这仅仅是一例，并不限定于此。即，与系统RAM11相比，便携式电话机可以有存储容量非常小的波形数据FIFO存储器。
如至此所述，本发明不限定于上述的实施例，因此，可以在本发明的范围内作出各种变更而不背离本发明的宗旨。
权利要求
1.一种音乐播放装置，其特征在于包括关于乐曲存储由持续时间数据和音符数据构成的顺序数据的至少一部分的可读出·写入的顺序数据存储器、存储表示乐音波形的波形数据的至少一部分的可读出·写入的波形数据存储器、根据波形数据播放乐音信号的波形播放器和根据顺序数据控制波形播放器以配合乐曲播放乐音信号的演奏控制器。
2.如权利要求1所述的音乐播放装置，其特征在于在演奏控制器的控制下自动向波形数据存储器传送并写入由包含在顺序数据内的音符数据指定的波形数据。
3.如权利要求1所述的音乐播放装置，其特征在于进一步设置有监视顺序数据存储器中的顺序数据存储量并通知演奏控制器该顺序数据量减少到了低于规定量的顺序数据监视器。
4.如权利要求1所述的音乐播放装置，其特征在于进一步设置有监视波形数据存储器中存储波形数据量并通知演奏控制器该波形数据量减少到了低于规定量的波形数据监视器。
5.如权利要求1所述的音乐播放装置，其特征在于波形数据存储器以压缩形式存储波形数据，波形播放器对该波形数据进行解码解压。
6.一种具有音乐播放功能的装置，其特征在于具有关于乐曲存储由持续时间数据和音符数据构成的顺序数据的至少一部分的可读出·写入的顺序数据存储器、存储表示乐音波形的波形数据的至少一部分的可读出·写入的波形数据存储器、根据波形数据播放乐音信号的波形播放器、根据顺序数据控制波形播放器以配合乐曲播放乐音信号的演奏控制器和逐次向顺序数据存储器传送顺序数据同时向波形数据存储器逐次传送波形数据的系统控制器。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于演奏控制器根据顺序数据的音符数据指定波形数据，系统控制器把所指定的波形数据写入到波形数据存储器中。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于还设置有监视顺序数据存储器内的存储顺序数据量的顺序数据监视器，在该顺序数据量减少到低于规定量时，顺序数据监视器请求系统控制器传送接续在当前存储在顺序数据存储器内的顺序数据的下一部分。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于还设置有监视波形数据存储器内的存储波形数据量的波形数据监视器，在该波形数据量减少到低于规定量时，波形数据监视器请求系统控制器传送接续在当前存储在波形数据存储器内的波形数据的下一部分。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于波形数据存储器以压缩形式存储波形数据，波形播放器对该波形数据进行解码解压。
11.一种具有音乐播放功能的便携式电话终端装置，其特征在于设置有关于乐曲存储由持续时间数据和音符数据构成的顺序数据的至少一部分的顺序数据存储器、存储表示压缩编码生成的乐音波形取样的波形数据的至少一部分的波形数据存储器、对波形数据逐次解码来播放乐音信号的解码器、根据顺序数据控制解码器以配合乐曲播放乐音信号的定序器和逐次向顺序数据存储器传送顺序数据而充满其存储容量同时逐次向波形数据存储器传送波形数据而充满其存储容量的系统控制器。
12.如权利要求11所述的便携式电话终端装置，其特征在于由于乐曲播放的进行使顺序数据不足的情况下，顺序数据存储器向系统控制器发出顺序数据传送请求。
13.如权利要求11所述的便携式电话终端装置，其特征在于由于乐曲播放的进行使波形数据不足的情况下，波形数据存储器向系统控制器发出波形数据传送请求。
14.如权利要求11所述的便携式电话终端装置，其特征在于持续时间数据表示音符数据开始定时之前的时间间隔。
15.如权利要求11所述的便携式电话终端装置，其特征在于波形数据存储器对于多个声道的各个声道存储波形数据，解码器按时分多路复用同时播放该多个声道的乐音信号。
全文摘要
可适用于便携式电话终端装置的音乐播放装置使用分别具有有限存储容量的顺序数据FIFO存储器和波形数据FIFO存储器。系统CPU回应相应的存储器的存储数据不足而进行顺序数据或波形数据的逐次传送，这样，就能够用小容量的存储器或系统CPU内的小的负荷实现乐曲的高品质播放。
文档编号G10K15/02GK1419685SQ01807179
公开日2003年5月21日 申请日期2001年3月27日 优先权日2000年3月28日
发明者谷口顺哉, 中村敦一, 鸟羽伸和, 田中孝浩 申请人:雅马哈株式会社