用于计算设备的低功耗数字音频解码/播放系统技术方案

用于计算设备的低功耗数字音频解码／播放系统和方法提供了一个低成本、低功耗、长电池寿命的用于播放各种格式压缩音频文件的音频播放和解码系统。一方面，适合播放音频文件的计算机系统包括一个系统ＣＰＵ、存储器、至少一个包括压缩音频数据的驱动器和一个与系统ＣＰＵ，存储器和驱动器相连的音频控制器。此音频控制器控制驱动器从驱动器中读取压缩音频数据，控制ＣＰＵ将来自驱动器的压缩音频数据解压为解压音频数据，将解压音频数据放入存储器，并将解压音频数据从存储器中取出进行播放。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于重现播放音频记录的便携设备(例如笔记本电脑)，特别是涉及用于解码和重现那些来自多种数据源、采用各种压缩格式的压缩音频记录的低功耗的硬件和软件。在本申请尤其适用于使用便携式电脑重现MP3数字音频文件的同时，本专利技术也可以用于其它用途。
技术介绍
目前存在着各种各样的用于重播已经根据诸如MPEG(运动图象专家组)音频层-3(MP3)、Windows的媒体音频(WMA)和高级音频编码(AAC)的一种或多种压缩音频数字记录格式进行压缩的数字音频记录的便携设备。目前最流行的格式是MP3，一种能将数字音乐文件的大小按照10∶1进行压缩的压缩方案机制。这些设备可以分为两类，一类将压缩数字音频记录存储在电子固态存储器中，另一类使用诸如密致盘(“CD”)播放器的电于-机械设备记录与连续重现相关的压缩数字音频或将其记录在数字计算机的硬盘驱动器上。例如，用于播放使用例如闪存的电子固态存储器的MP3压缩数字音频记录的便携设备能够存储大约10首歌曲。利用一个内置的存储卡，这种设备就能够存储大约20首歌曲。这种将MP3压缩数字音频记录存放在电子晶体管存储器中的MP3播放器只消耗相当少的电能。所以，这种MP3播放器能够提供更长的播放时间，而不必启动计算机的CD-ROM或者硬盘驱动器。美国专利号6,226,237，专利技术名称为“用于便携式计算机的低功耗CD-ROM播放器”，授权日期为2001年5月1日(“237”专利)，该专利内容在本专利中被当作参考引入，其中描述了一个传统的笔记本电脑在简单地播放传统音乐CD时，耗费了不必要的大量的电能的情形。这主要是由于系统运行了大量的后台功能，这些功能与播放音乐无关，但是只要计算机开机，操作系统(例如Windows就会执行它们。这些用于与所述用户当前所执行的功能无关的功能的额外电能损耗、即播放音乐迅速耗尽本应在其他时间慎重用于诸如字处理和电子数据表分析的微处理器的密集任务执行的笔记本电脑电池的能量。在“237专利”中提出的解决办法是提供了一个状态机，当所述便携设备的主电源关闭时，该状态机工作。(当主电源关闭的时候)“237专利”的专利技术将一个CD-ROM耦合到所述音频子系统上，以便在播放CD音乐的时候，不会造成额外的电池消耗，或者不必启动所述便携电脑。现有技术还包括一种硅技术解决方案，它是一种专用功能集成电路，或者把它归并到专用集成电路(ASIC)中。由于专用芯片中的数字信号处理器将会使集成电路非常的大并且昂贵，所以这个解决方案是一个很贵的方案。还有一个结果就是会需要更大量的印刷电路板(PCB)空间。更进一步，现有技术中提到的能够处理15到20MIPS(百万条指令每秒)的解码引擎必须连续的运转来为Codec(编码/解码器)生成音频流。另外，专用解码引擎需要高功耗的硬盘驱动器(HDD)连续的工作。并且这些方法只对MP3压缩格式有效，因此，要排除这些限制，使系统适应于最新形成的音乐压缩算法，例如微软公司的WMA或者音乐行业为了可靠的音频所建议的可靠数字音乐(SDMI)。现有技术已知的专用硅解决方案中，所用的数字信号处理器(DSP)必须不间断地从硬盘驱动器上解码压缩音频文件，所以硬盘驱动器就必须不间断读取音频文件。这种方法需要耗费很多电能，会导放电池很快地耗尽，(例如，在一个横越海洋的班机上，期望电池能够使用4到10个小时，实际却更快地用完了)。因此，已知的硬件MP3解码器和播放器需要一个集成电路来实现，并且被不间断访问的硬盘驱动器具有很高的功耗，和难于升级，十分昂贵。本专利技术提供了一个解决方案，这个方案低功耗，能够在用于各种各样的音乐压缩格式的领域内被升级，所需的花费可期望不多于目前可以得到的硬件实现成本的一半，可以播放几百首歌曲，而且只在低于0.5％的时间中需要访问硬盘驱动器或者CD-ROM。
技术实现思路
移动平台的厂家越来越需要把MP3和其它压缩音频播放器能力加入到他们的产品中，并且要价格低，同时能够提供长的音乐播放时间，甚至该播放器在今后可能允许用户将其中的音乐更新成其它压缩格式也可以播放。移动平台厂家也希望在很短的开发时间内，使他们的产品在市场中标新立异。本专利技术中提出的音乐播放解决方案采用了将一个特殊用途电路迷你操作系统软件相结合的办法。本专利技术用标准CPU的嵌入计算能力执行文件的解压缩操作。由于目前的主频在500MHz到1GHz的CPU至少比目前可用的MP3播放器/解码器中用的实时数字信号处理引擎拥有高出至少一个量级的处理能力，这些能力强大的CPU处理器能够在低于目前处理时间的10％的情况下完成解码操作。本专利技术将使CPU在在90％的时间中处于空闲状态，节省了大量的能量，极大的减慢了电池的消耗。在只充一次电的情形下，设备的使用时间更长。本专利技术与现有的解决方案中提到的需要不断从硬盘驱动器中得到数据流，并由于HDD一直被访问而导致了高功耗的实时数字信号处理引擎(DSP)不同。用本专利技术中的技术，对硬盘驱动器的访问将少于所有时间的0.5％，这种访问带有对存储器，也就是128M RAM访问的典型补充。这极大降低了设备电池消耗的速度。更进一步，本专利技术最小化了印刷电路板所需的改变，这将会很快适应PC中的新的产品属性。有许多可能的音乐压缩算法。压缩算法除了MP3，还有WMA、ACC和被推荐的SDML。本专利技术中提到的解压方法软件能够容易的修改为可以对任何压缩模式解码的软件，或者只安装一个软件就可以处理各种各样的压缩模式。当这些算法变得流行起来后，这种适应新的不同压缩算法的灵活性可以通过对装有本专利技术的计算机进行一次售后的升级来实现。并且，由于本专利技术的这部分是一个软件系统，用来升级该领域的机器的更新内容和/或算法可以通过下载得到(例如通过Internet)，使消费者不必为了听不同压缩模式的音频文件必须买多个播放器/解码器。因此，本专利技术提供了一个能够播放各种音频格式，低成本、低功耗、长电池寿命的音频播放和解码系统。一方面，一个能够播放音频文件的计算机系统包括一个系统CPU、存储器、至少一个包含存在于一个或多个音频文件中的压缩音频数据的驱动器、一个用来选择和存储包含一个或更多音频文件的播放列表的播放列表软件程序至少可以控制系统CPU和存储器的第一操作系统、和一个存在于BIOS中的第二操作系统。该操作系统能够重新得到播放列表，控制驱动器读取至少一个播放列表中的音频文件，控制系统CPU对文件中的压缩音频数据进行解压缩，并提供解压缩的音频数据，并将解压缩后的音频数据存放到存储器中。另一方面，一个能够播放音频文件的计算机系统包括一个至少包含一个音频文件的驱动器、一个音频控制器和一个存在于BIOS中的操作系统，该操作系统用于控制音频控制器，使音频控制器能够播放至少一个音频文件。从另一方面，一个能够播放音频文件的计算机系统包括压缩的音频数据、一个系统CPU、一个音频控制器、至少能够控制系统CPU的第一操作系统、一个能够控制音频控制器和系统CPU的第二操作系统，该操作系统能够控制系统CPU解压压缩的音频数据和一个能够启动第二操作系统的开关。再从另外一方面，一个能够播放音频文件的计算机系统包括一个系统CPU、存储器、至少一个包含存在于音频文件中的压缩的音频数据的驱动器、一个播放列表软件程序用来选择包含一介或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于播放音频文件的计算机系统，该计算机系统包括：一个系统ＣＰＵ；存储器；至少一个包含压缩的音频数据的驱动器，所述压缩的音频数据驻留在一个或多个音频文件中；一个播放列表软件程序，此软件程序用于选择和存储包括 一个或多个所述的音频文件的播放列表；第一操作系统，适于至少能够控制所述系统ＣＰＵ和存储器；和第二操作系统，所述第二操作系统存储在ＢＩＯＳ中，用于取出所述播放列表并让所述驱动器读取至少一个所述的播放列表的所述音频文件，从而使所 述系统ＣＰＵ解压缩该文件的音频数据并提供解压缩的音频数据，并把所述解压缩的音频数据存到所述存储器中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯特林杜，雷吉尼亚钱，威廉L登沙曼，谢奥C赫，詹姆斯兰姆，沃洛迪马亚伊维切库，
申请(专利权)人：O二米克罗国际有限公司，
类型：发明
国别省市：KY[开曼群岛]