专利名称：用于控制hda系统功能的系统及方法
技术领域：
本发明涉及用于控制高清晰度音频(HDA，High Definition Audio)系统功能的系统及方法。
背景技术：
在描述本发明的示例实施例之前，回顾一些相关背景信息将有帮助。随着PC的激增与计算机技术的进步，愈来愈多的高级特性将对于消费者可用。消费者可购买大范围的计算机系统，其范围从具有极少特性的基本系统到被配置成提供高质量的音频/视觉体验的极昂贵系统。目前PC中可获得的大范围的特性与定制具有选择特性的PC的能力产生极大数目的可能配置。 尽管在PC中可获得的多种选择对于具有大范围的需求的消费者而言为佳，但这
对制造商而言将引起问题。较明确而言，因为消费者可能需要大范围甚至特定领域内的选择，诸如音频功能，所以相应的系统部件的制造商可能需要提供许多不同的配置以满足顾
客的需求。举例而言，某些顾客可能仅需要(且想要支付)基本版本的特性，而其它顾客可能期望最高质量的部件且愿意为较高质量付费。必须产生不同的部件设计并制造不同部件增加了制造商任务的复杂度且增加由制造商与顾客二者所负担的成本。
本系统及方法通过在单个部件中提供大范围的能力、然后针对不同的顾客配置该部件以提供不同功能来解决此问题。因此，期望获得基本水平的功能的系统的顾客可为仅基本特性启用的特定部件支付第一价格。实际在该部件的功能内的其它特性被禁用。期望获得较为先进的特性和功能性的系统的顾客可为除了(或取代)基本特性之外具有启用的先进或扩展特性的相同部件支付更高价格。此处使用的"扩展(extended)"指出新特性不同，但不一定必须比基本特性更先进。不同水平的功能性可称为该部件或系统的不同"模式(mode)，，或"个性(personality)，，。 可实施本系统及方法的一个领域是基于PC的音频。PC的消费者具有不同的音频需求，其范围从完全无音频至基本的低质量PC喇叭或头戴式耳机输出、再至购买高端多媒体系统以实现从PC获得终极的音频/视觉体验的游戏玩家或高级音响玩家所要求的高清晰度音频。该技术可用于满足这些不同顾客的需求。随着英特尔公司(Intel)的高清晰度音频规范修订版1.0(其以引用方式结合于本文中)于公元2004年提出开始，低质量的音频显然容易提供，而高质量的基于PC的音频已经逐渐普及。 尽管高清晰度音频(HDA)规范允许针对PC的高质量音频系统的设计的颇多灵活性，但当设计实施时这种灵活性的大部分都丧失。举例而言，尽管HDA系统可能具有对音频数据执行不同类型的处理的多个编码解码器，但这些编码解码器硬连接且其功能性无法改变。因此，仍必须产生不同的设计并制造不同的部件以满足不同消费者的大范围的需求。
本系统及方法通过提供包含诸如DSP之类的可编程处理器的HDA编码解码器来提供较容易满足不同消费者的不同需求的能力可编程。因为DSP可编程，所以该编码解码器的功能性可通过改变DSP的编程而修改。DSP的运用还允许编码解码器适应于其它部件的变化并提供不同的系统配置，从而在制造系统部件的复杂度与成本增加最小的情况下满足系统需求的不同集合的要求。 本系统及方法基于对一种授权且可利用的配置的识别来建立基于处理器的系统(诸如一种音频放大系统)的"模式"或"个性"。此配置可基于默认组态参数、与可卸除式部件相关联的部件和个性标识符、及/或处理器可存取的授权与验证密钥而确定。
这些系统及方法通过动态地调整一种基于处理器的系统的操作与功能特性而改善了系统可扩展性(scalability)。可控制的功能与性能特性包括而不受限于输出功率水平、输出信道配置、放大器性能、软件处理功能性以及处理器特性启用/禁用。基本操作功能性初始可用。扩展特性与功能的启用可通过可卸除式部件(诸如插入应用卡)协同处理器可存取的"保护密钥"来授权及限定。该系统的最终个性取决于所建立的保护密钥，其限制整个系统的功能与性能特性。
发明内容
以下描述了本发明的一个或多个实施例。应当注意的是下文所述的这些与任何其它实施例是示例性的，而且旨在说明本发明而非限制性质。 如本文所述，本发明的多个实施例包括用于控制高清晰度音频(HDA)系统的功能的系统及方法，其中该系统确定可选的部件(诸如插入(Plug-in)卡)是否为连接至该系统，然后，若该可选的部件未连接，则将其本身配置成基线(baseline)配置，而若该可选的部件已连接，则将其本身配置成不同的、替代的配置。通过配置该系统以(若是必要时)限制其提供的特性与功能，制造者可降低必须提供的不同系统设计的数目，从而降低成本。
—个实施例实施于个人计算机(PC)的HDA系统中。HDA系统包括编码解码器，其使用诸如数字信号处理器(DSP)之类的可编程处理器而操作。当该系统开机时，DSP确定可选的部件(例如插入应用卡)是否连接至系统。若该插入卡未连接，则DSP配置HDA系统以提供基线组的特性与功能。此基线配置可由存储于编码解码器可存取的存储器中的授权信息所限制。若该插入卡连接，则DSP从该插入卡读取信息，诸如限定该卡的"个性"的部件标识符和配置信息。基于该配置信息和前述的授权信息，DSP确定配置为可用(基于HDA系统与插入卡的硬件)及已授权，并相应地配置该系统。该配置可提供所有可用的特性与功能，或限制其中的某些功能(例如某些音频处理可能不可用，插入卡上的100瓦的放大器系可能仅被允许以20瓦工作，等等)。DSP本身亦可根据定义的配置来修改其操作。
具体实施例方式
参照图l，示出了说明根据一个实施例的一种音频放大系统的功能框图。音频放大系统110系实施于PC中。该系统利用在PC的主机板上构造的HDA架构。音频放大系统110包括与该PC的CPU分离的可编程处理器120。举例而言，处理器120可以是DSP。处理器120执行与音频数据处理相关联的任务。 音频放大系统110包括接纳诸如插入应用卡140之类的可卸除式部件的连接器130。插入应用卡140利用虚线显示，以指出其为可卸除式且可连接至音频放大系统110或从其断开。插入应用卡140可包含多种部件，诸如放大器输出级、I/0连接器、电源连接器、传感器、存储器等等。如
图1所描绘的那样，插入应用卡140包括一非易失性内存150。
音频放大系统110的处理器120被配置成当该系统开机时确定插入应用卡140的 存在。如果插入应用卡140未连接至系统，则处理器120将配置该系统在没有卡的情况下 工作。此基线配置可基于在本地存储器160中存储的配置信息来确定。举例而言，该配置 信息可包括保护密钥，该保护密钥标识该音频放大系统的哪些特性已被授权使用。若插入 应用卡140当该系统开机时连接至音频放大系统，则处理器120将检测该卡的存在，并从存 储器150获得与该卡相关联的配置信息。基于此信息和从本地存储器160获得的信息，处 理器120将配置该系统并开始工作。 此过程在图2中示出。图2是示出一个实施例中的配置该音频放大系统的过程的 流程图。如此图所示，处理器系首先检查插入应用卡的存在。应当注意的是，在替代实施例 中，处理器可检查其它类型的可卸除式或可选部件的存在。若该插入应用卡不存在，则处理 器从可存取存储器取回保护密钥和/或其它配置信息。此存储器可位于该处理器所驻留的 HDA编码解码器本地，或可以是通过HDA总线可存取的另一个存储器，诸如PC的系统存储 器。在获得此配置信息之后，处理器配置该系统、启用基线组的特性与功能、同时禁用未授 权用于该系统的其它特性与功能。该系统系然后开始工作。 当该处理器系检查该插入应用卡，若该卡为存在，则该处理器存取插入卡上的存 储器，以获得与该卡相关联的配置信息。然后处理器从该本地存储器取回保护密钥和/或 其它配置信息。基于来自本地和基于插入卡的存储器的信息，处理器确定该音频放大系统 的被授权配置且进行以配置该系统。在该系统被正确配置之后，开始工作。
如上所述， 一个实施例可实施于PC的HDA音频系统中。HDA规范的主要目的是描 述PC环境内的一种基础结构，其被设计成支持高质量的音频。该基础结构提供一种用于 将音频数据从PC的存储器系统经由HDA总线直接转移至一个或多个音频编码解码器的机 构。典型而言，编码解码器将从存储器所接收的数字音频数据转换成模拟信号，并将这些信 号处理成可提供作为例如线路输出、调制解调器输出、或是至放大器的输出的输出信号。在 HDA编码解码器中使用可编程处理器使该编码解码器不仅能处理音频数据，而且能执行配 置HDA音频系统之功能。 参照图3，示出了本发明的示例性的基于PC的实施例的框图。在此实施例中，PC 300包括耦合至系统的南桥(south bridge) 320的CPU 310。 CPU310执行PC的大部分处 理，但它并不介入HDA子系统的音频处理与相关控制功能。 HDA子系统的主要部件包括HDA控制器340、 HDA总线350以及HDA编码解码器 360。插入应用卡380(与连接器370)也起HDA子系统的一部分的作用，但如上文所述，插 入卡可能或可能不存在于该系统中。耦合至南桥320与HDA控制器340的系统存储器330 也用作HDA系统的一部分，其存储由HDA控制器340转移至编码解码器360的音频数据。
编码解码器360具有多个输入与输出线路。本实施例中的输入包括线路输 入、麦克风输入以及索尼/飞利浦公司数字互连格式(S/PDIF， SonyPhilips Digital Interconnect Format)输入。输出包括线路输出、子输出、H/P输出以及S/PDIF输出。这 些输入和输出通常在PC主机板上提供作为背板连接。 当插入应用卡380连接至编码解码器360(通过连接器370)时，提供附加的输入 与输出。对此示例性的插入卡的输入包括二个或四个前置放大器输入。输出包括二至八个 前置放大器输出及二至八个功率放大器输出。这些输入与输出在插入卡本身上具有相应的背板连接。 参照图4，更详细地示出了说明HDA子系统的功能框图。类似于图3，图4描绘耦 合至PC的南桥320的HDA控制器340。 HDA编码解码器360通过HDA总线350耦合至HDA 控制器340。编码解码器360经由插入卡界面410耦合至插入应用卡380。
编码解码器360包括HDA接口 420、音频功能组430、 DSP接口 440、以及基于DSP 455的D类P丽控制器450。 HDA控制器340通过HDA总线以时分复用数据帧传送信息。HDA 接口 420读取来自HDA总线的数据，并将数据转发至音频功能群组430中正确的节点。音 频功能组430包括多种部件(在HDA规范中称为"接口工具集(widget)")，其中每一个可 寻址为音频功能群组中的一个节点。某些节点的标识符(节点ID)可映射至DSP455，其被 配置成执行由常规HDA编码解码器中的特定接口工具集所执行的许多种功能。因此DSP接 收通常被引导至这些接口工具集的数据(例如音量控制数据通常被引导至常规的编码解 码器中的混音器接口工具集，但在此实施例中音量由DSP所控制，故此数据被转发至DSP)。 在此实施例中，DSP接口 440用于将来自HDA总线的一字节宽的数据重新格式化为由DSP所 用的三个字节宽的数据。 P丽控制器450可经由编码解码器的输出线路(若插入应用卡380未安装)提供 P丽输出信号，或可经由接口 410(若插入卡已安装)将这些信号提供给插入卡380上的硬 件485。编码解码器360还可经由接口 410而存取插入卡380上的存储器486，以确定该卡 的配置或"个性(personality)"，从该编码解码器可根据此信息而配置。
参照图5，示出了说明示例性插入应用卡的框图。如此图所绘，插入卡380包括连 接器部分510，其被设计成与主机板上的连接器配合，以建立与基于处理器的HDA编码解码 器的连接。连接器部分510包括将插入卡的多个部件连接至编码解码器的足够的装置。此 图中所示的部件组包括连接器、存储器、功能(放大器与I/0)硬件、电源部件以及热管理部 件。 这些连接器可包括其为适用于音频放大系统的任何类型的背板端子，诸如RCA插 座、喇叭端子、光学信号连接器等，如同可适用于多种输入与输出信号。此示例中的存储器 部件包括产品ID存储器521 (在此情况下为EEPROM)和用于存储与卡的个性522有关的固 件的存储器。产品ID存储器521小且可存储产品标识符、许可证ID、或与该卡相关联的其 它识别信息。固件存储器522较大，且可用于存储配置信息，诸如该卡上的部件的功能、与 该配置相关联的编程等等。固件存储器还可标识对系统施加的约束或限制，使得该卡和/ 或编码解码器的某些功能无法存取(即使它们可用)。 插入卡380的功能硬件可包括诸如功率放大器531、前置放大器532以及高质量 模拟输入和/或输出533之类的硬件。典型而言，这些部件将作为具体化于PC的HDA子系 统中的音频放大信道的功率级。如上所述，功能硬件的功能可由固件存储器的编程所限制。 举例而言，放大器部件531-532能够产生100瓦的输出功率，但固件存储器中的编程可将该 系统限制于以20瓦工作。 插入卡380上的电源部件可包括诸如高压电源541和被配置成向该卡上的功能硬 件供电的功率转换器542、以及使该功率转换器能从PC外部的电源接收电力的适当的连接 器之类的物品。该卡还可从PC接收电力，以用于耗能较少的某些基本功能，诸如读取存储 器521-522。最后，插入卡380系包括用于系统的热管理的部件，诸如温度传感器、热沉、风
7扇控制等等。 因为编码解码器360包含基于DSP的D类P丽控制器，所以可定制该编码解码器 的操作以包括多种特性、作用与功能。举例而言，该编码解码器系可执行参数等化、幻觉 (psycho-)音频、空间等化、虚拟的环绕声音、低音增强、混音、定制的滤波器等等。在本系统 中，通过适当的编程与授权，编码解码器能够提供所有这些特性。然而，并非每个系统都具 有针对每个特性的适当的编程与授权。 因此，系统确定哪些特性被授权(例如通过检查上述的保护密钥)、确定哪些特性 为硬件所支持(例如通过检查插入应用卡上的存储器(若已安装))、然后配置该系统以提 供可用及已授权的特性。若必要时，该编码解码器还可下载编程序或数据以提供这些特性 中的某些。除了启用和禁用特定的编码解码器特性之外，DSP可基于存储在插入卡上的个 性信息来修改编码解码器的操作。这是实现较高质量的音频、得到较为经济的性能、或是因 为多种其它原因所必需或期望的特性。 本领域技术人员将理解的是联系本文所揭示的实施例的多个说明性的逻辑块、 模块、电路以及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件(包括固件)或二者之组合。为明 确说明硬件与软件之此互换性，多个说明性的构件、方块、模块、电路以及步骤已经在上文 中根据其功能性进行了一般描述。该功能性是实施为硬件还是软件取决于施加于整个系统 的特定应用与设计限制。本领域技术人员可针对各个特定应用以不同的方式实施所述的功 能性，但这样的实施决策不应被解释为引起与本发明的范围的背离。 联系本文所揭示的实施例所描述的多个说明性的逻辑块、模块以及电路可通过专 用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、数字信号处理器(DSP)、或其 它逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件部件、或设计成执行本文所述的功能的任 何组合来实施或实行。通用处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、状态机等 等。处理器还可被实施为计算装置的组合(例如DSP与微处理器的组合)、多个微处理器、 与DSP核结合的一或多个微处理器或任何其它此类配置。 应当注意的是本文所使用的术语"PC"与"个人计算机"指的是由个体消费者所 一般购买及使用的大范围的计算系统。此类系统可包括桌面型计算机、膝上型计算机、平板 计算机等等，且可为用于家庭、办公室、移动或其它环境。还应注意的是虽然上述实施例针 对包含DSP的编码解码器，其它实施例可使用除DSP之外的处理器类型(诸如通用处理 器、可编程微控制器等等)以实现通过将处理器用于HDA编码解码器而获得的可编程编程 能力、可配置能力以及其它优点。 以上已经相关于特定的实施例描述了通过本发明可提供的好处和优点。这些
好处和优点、以及可致使其为存在或变得较明确的任何要素或限制不旨在被解释为所附
权利要求中的任一项或所有项的关键、必需或基本特征。如本文所使用地，术语"包括
(comprises)"、"包括(comprising)"或其任何其它变型旨在被解读为非排他式地包括这些
术语后跟随的要素或限制。因此，包含一组要素的一种系统、方法、或其它实施例非仅受限
于这些要素，且可包括未明确列出或声明要求保护的实施例所固有的其它要素。 尽管已经参照特定实施例描述了本发明，但应当理解的是，这些实施例仅仅是说
明性的，而且本发明的范围不限于这些实施例。对上述实施例的多种变化、修改、添加以及
改进是可能的。可构想这些变化、修改、添加以及改进落在所附权利要求所详述的本发明的
8范围内。图式简单说明
通过阅读以下详细说明且参照附图，本发明的其它目的与优点会变得显而易见。
图1是说明根据一个实施例的音频放大系统的功能框图。
图2是说明根据一个实施例的配置该音频放大系统的过程的流程图。 图3是该音频放大系统的示例性的基于PC的实施例的功能框图。 图4是更详细说明一个实施例的HDA子系统的功能框图。 图5是说明根据一个实施例的插入应用卡的配置的简图。 尽管本发明容易成为种种的修改与替代形式，但其特定实施例藉由举例而在附图 与伴随的详细说明中示出。然而，应当理解的是附图与详细说明不旨在将本发明限制为已 经描述的特别实施例。反之，此揭示内容旨在涵盖落入所附权利要求所界定的本发明的范 围内的所有修改、等价方案与替代方案。
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权利要求
一种高清晰度音频(HDA)放大系统，包括包括HDA编码解码器的第一部件，其中所述HDA编码解码器内的处理器被配置成接收数字音频数据并处理所接收的数字音频数据，以产生输出信号；以及被配置成接纳第二部件的连接器；其中所述处理器被配置成确定所述第二部件是否连接至所述连接器；其中当所述处理器确定所述第二部件未连接至所述连接器时，所述处理器被配置成建立所述音频放大系统的基线配置；以及其中当所述处理器确定所述第二部件连接至所述连接器时，所述处理器被配置成建立所述音频放大系统的不同于所述基线配置的一个替代配置。
2. 如权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于，在所述基线配置下，所述处理器被配置成以第一方式起作用，而在所述替代配置下，所述处理器被配置成以不同于所述第一方式的第二方式起作用。
3. 如权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于，所述处理器能提供第一组音频处理特性，其中在所述基线配置下，所述处理器被配置成启用所述第一组音频处理特性的基线子集，而在所述替代配置下，所述处理器被配置成启用所述第一组音频处理特性的替代子集，所述替代子集不同于所述基线子集。
4. 如权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于，所述第一组音频处理特性的替代子集限制所述第一组的音频处理特性中的一个或多个。
5. 如权利要求4所述的音频放大系统，其特征在于，所述一个或多个受限制的特性包括功率输出。
6. 如权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于，当所述处理器确定所述第二部件未连接至所述连接器时，所述音频处理特性的至少一部分被禁用。
7. 如权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于，当所述处理器确定所述第二部件连接至所述连接器时，所述音频处理特性的至少一部分被禁用。
8. 如权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于，所述第一部件包括PC的主机板。
9. 如权利要求8所述的音频放大系统，其特征在于，所述可编程处理器包括数字信号处理器(DSP)。
10. 如权利要求8所述的音频放大系统，其特征在于，还包括所述第二部件，其中所述第二部件包括被配置成连接至所述连接器的插入卡。
11. 如权利要求10所述的音频放大系统，其特征在于，所述插入卡包括包含所述配置信息的可编程存储器。
12. 如权利要求11所述的音频放大系统，其特征在于，所述可编程存储器包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
13. 如权利要求IO所述的音频放大系统，其特征在于，所述插入卡包括放大器功率级，所述放大器功率级被配置成从所述处理器接收音频信号并放大所述音频信号。
14. 一种在具有包含可编程处理器的编码解码器的高清晰度音频(HDA)放大系统中实施的方法，所述方法包括所述可编程处理器确定可选部件是否连接至所述音频放大系统；当所述可选部件未连接至所述音频放大系统时，所述可编程处理器以基线配置来配置所述音频放大系统；以及当所述可选部件连接至所述音频放大系统时，所述可编程处理器以替代配置来配置所述音频放大系统，其中所述替代配置不同于所述基线配置。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述可编程处理器以所述替代配置来配置所述音频放大系统包括从所述可选部件读取配置信息，并根据所述配置信息来配置所述音频放大系统。
16. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括所述可编程处理器获得配置授权信息，并根据所述配置授权信息来配置所述音频放大系统。
17. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述基线配置下，所述可编程处理器以第一方式起作用，而在所述替代配置下，所述可编程处理器以不同于所述第一方式的第二方式起作用。
18. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述音频放大系统能提供第一组音频处理特性，其中在所述基线配置下，所述音频放大系统启用所述第一组音频处理特性的基线子集，而在所述替代配置下，所述音频放大系统启用所述第一组音频处理特性的替代子集，所述替代子集不同于所述基线子集。
19. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述替代配置限制所述第一组音频处理特性中的一个或多个。
20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述一个或多个受限制的特性包括功率输出。
21. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述音频处理特性中的至少一部分在所述基线配置下被禁用。
全文摘要
本发明揭示了用于控制高清晰度音频(HDA)系统的功能的系统及方法，其中该系统确定可选的部件(诸如插入卡)是否连接至系统，然后若该可选部件未连接，则将其本身配置成基线配置，或若该可选部件已连接，则将其本身配置成不同、替代的配置。在一个实施例中，该系统的编码解码器包括可编程处理器，该可编程处理器被配置成读取组态授权信息，而且若可选的部件连接至系统，则还可从可选的部件读取配置信息。该处理器基于授权与配置信息来控制HDA系统的配置与编码解码器的操作。该系统因此利用相同的硬件而提供不同的特性与功能性。
文档编号G06F3/16GK101790716SQ200880105194
公开日2010年7月28日 申请日期2008年9月1日 优先权日2007年9月1日
发明者威尔森·E·泰勒, 瑞查·史宾那, 赖瑞·E·汉德, 道格拉斯·D·贾伐瑞 申请人:D2影音公司