采用固体闪存的信号再现装置及其车用音响系统 所属技术领域
本发明涉及数字音视频播放技术，尤其涉及一种采用固体闪存(半导体存储)技术的车用音响系统
背景技术
信息技术的发展为数字技术的进步和发展提供了广阔的舞台，带动着相关的基础产业的提高与进步。作为信息技术重要支柱的存储媒体和技术正是在这一机遇中不断地发展，成为数字技术的代表和动力。以光盘和固体半导体为代表的存储技术，已成为数字技术的领头产业得到迅速发展。光盘和固体半导体存储技术的发展推进和带动了整个数字音视频技术与产品的发展，随着各种数字压缩标准的建立，这一技术成为数字技术的焦点和发展重点，为通讯、消费类电子产品、信息交流等领域带来新的生机。作为信息技术载体的存储技术的发展对推进信息技术的发展和数字音视频技术的发展起到了重要的作用。当今社会数字技术及其产品渗透于信息发展的各个领域，成为信息产业群中地先导型和基础产业。
固体存储技术在今天已经广泛地应用于消费产品的各个领域，各种小型化的产品正是得意于固体存储器的小巧玲珑，得以在消费产品中引人注目和出类拔萃。数字化的进程迅速地向各个领域延伸，相信所有人都已经感觉到数字化的气息。数字化的脚步使计算机、通信广播(包括网络)及消费类电子构成的三大信息技术领域更加融合，数字技术及其渗透于各个领域的主要产品技术，已成为信息产业群中的核心技术。随着数字技术发展，模拟技术逐步被数字技术所取代。数字技术的时代已经到来并将影响和改变着人们的生活。半导体存储技术是当今发展最为活跃的存储技术之一，各大消费类公司都开始加入这一产品的开发行列，应用产品不断推出，为这一产品展现了良好的发展态势和广阔的前景。固体存储技术，又称为闪存技术(Flash memory)，是基于半导体技术的存储器件。由于其没有活动的机械部件，因此具有使用寿命长，可靠性高，读写速度快等特点。固体半导体存储技术正以其体积小无复杂的结构，同时不断扩大容量而日趋脱颖而出成为信息载体的亮点，引起世人的关注和欣赏。随着数字压缩技术和标准的不断突破，固体半导体存储技术必将获得更大的发展，在存储载体中占据重要的位置。
近年来随着数字压缩技术的发展，固体半导体存储技术迅速成长，容量在不断扩大，随着容量的增大，这一产品的应用领域也在不断的扩大和发展。固体半导体存储器主要有两种形式，一种是芯片方式，主要用于硬件记录播放产品中，另一种以存储卡的方式，象软盘一样用于可移动的数据传送。随着芯片技术的提高，芯片的存储容量在逐步扩大，也由于应用领域的逐步扩展，固体半导体存储芯片FLASH MEMORY的成本也在迅速降低，成为受消费类产品欢迎的技术之一，其代表产品当推MP3播放机。这种网络音乐产品正是得益于固体半导体存储器件成本的降低而渐渐为市场所接受，成为新宠。固体半导体存储器由于单片容量的增加而在小型化的产品中不断扩展，显现出极大的市场前景。由于其无需复杂的结构，使其在数字音视频技术领域越来越显示出极强的竞争力和发展空间。同时容量的增大，使其从单一针对音乐产品，进而逐步向图像处理技术领域发展，并已开始展现出其独到的魅力。目前除了广泛应用的各类FLASH MEMORY存储器件外，各种基于FLASH MEMORY芯片技术的存储卡正在迅速发展并且与之相配的各种数字压缩技术也逐步完善和发展，形成又一消费类产品潮流。
近几年，数字音频技术发展迅速，应用广泛，光盘产品在这一领域取得了巨大的成功，成为消费领域的焦点，但半导体存储器件的发展已开始与光盘产品形成有力的竞争趋势，且在一些特定需求领域所开发的产品独具特色，让世人刮目相看。如超小型的音频播放器、手机、数字相机中的图像存储卡等，未来在车用音响、卫星定位、电子地图、电子图书甚至电子电影等领域中展露出强劲的竞争实力，为数字技术的发展展开新的篇章。特别是由于其无结构设计的优点，从而满足车用音响的需求，避免了由于道路颠簸带来的中断、读盘困难等困扰，使车用音视频设备达到更高的境界，开辟了又一产品发展方向。因此固体半导体闪存技术具有广阔的发展前景和无限的商机，也正是如此，目前国际上各大消费产品公司又将开发的重心向这一技术倾斜，相信不远的将来这一技术以及由此派生的产品会越来越深入人心，成为新的技术焦点和经济增长点。本系统就是采用先进的数字音频压缩技术和固体半导体存储技术，设计开发的车用音响系统。
图1给出了现有的车用CD音响系统的原理框图。
目前的汽车音响系统分为两大类，一类以磁带播放机和收音机为主体的磁带音响系统；一类是以光盘和收音机构成的CD音响系统。磁带音响系统由于采用模拟处理技术，音响效果较差，且磁带本身也不易保存与保管，特别在汽车的使用环境下，磁带的寿命更值得关注，也是声音质量差的原因之一。如图1所示是现有的CD音响系统的原理框图。虽然图1所示的CD音响系统采用了先进数字处理技术，但由于光盘系统机械结构的缺陷，汽车在颠簸的路面上或遇到坑坎、机械震动等，都会导致声音的中断，严重的会使系统伺服失去控制而使跟踪失效，需要重新启动系统。随着系统技术的发展，采用电子缓存技术虽然能克服一些声音的震动中断，但在严重震动的情况下，无法避免声音的中断。另外无论磁带系统还是光盘系统，换带和换碟也给行车带来一定的困难。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种克服上述缺陷的采用固体闪存(半导体存储)技术的车用音响系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种具有固体半导体存储器的信息再现系统，包括：伺服驱动装置101，信号拾取和放大装置102，信号解调装置103，伺服控制装置104，转换装置105，输出处理装置106，收音系统的接收天线107，调谐器108，输出处理装置109，收音控制装置110，微处理器211，按键和显示部分112，其特征在于：所述的声音再现系统还包括：固体存储记录播放装置200，用于在所述微处理器211的控制下，可选择的存储外部输入的信号，并将其重放。
本发明还提供一种具有上述固体半导体存储器的信息再现系统的车用音响系统，包括：伺服驱动装置101，信号拾取和放大装置102，信号解调装置103，伺服控制装置104，转换装置105，输出处理装置106，收音系统的接收天线107，调谐器108，输出处理装置109，收音控制装置110，微处理器211，按键和显示部分112，其特征在于：所述的声音再现系统还包括：固体存储记录播放装置200，用于在所述微处理器211的控制下，可选择的存储外部输入的信号，并将其重放。
根据本发明的车用音响系统，由于采用固体存储技术即半导体存储技术，无任何机械结构件，避免了复杂的结构系统，抗振性能非常好，完全避免了声音的中断，同时使音频质量完全与CD的音频质量相媲美。由于系统采用先进的压缩编码技术，提高系统的编码效率，利用512MB存储器可存储几百首歌曲，扩大存储容量，可存储更多的歌曲，且每一首歌都是用户最喜欢的歌曲，无需“换碟”。通常情况下，一张CD存储的16首歌曲，使用者(听众)真正喜欢的歌曲大约2-6首，这样算下来，512MB的存储容量，相当于33-100张CD碟片，不仅曲曲是听众的最爱，且无论任何路况和车况，声音依然保持原有的音质和声音效果，夸张地说即使车在路上“翻跟头”也不会影响播音的质量。无论任何情况，您都可以尽情欣赏您喜欢的音乐。音乐的素材来自于系统配备的CD播放机、收音机、外部的线入音源(如随身听、MP3、VCD、DVD等)。同时由于采用固体闪存技术，用户(听众)可以随时更换歌曲，反复制作自己喜欢的音乐专集。通过外部配置的USB接口，可以上传和下载歌曲。
附图描述
图1给出了现有的车用CD音响系统的原理框图；
图2给出了根据本发明的采用固体闪存(半导体存储)技术的车用音响系统框图。
下面结合附图详细描述根据本发明的车用音响系统。
【具体实施方式】
图1给出了现有的车用CD音响系统的原理框图；
如图1所示，由两个虚框圈定的纯CD系统和收音系统完成系统的CD盘片的播放和收音机信号的接收和广播调频信号的收听。标号101表示伺服驱动装置，102表示信号拾取和放大3装置，103表示信号解调装置，104表示伺服控制装置，105表示转换装置，106表示输出处理装置，107表示收音系统的接收天线，108表示调谐器，109表示输出处理装置，110表示收音控制装置，111表示微处理器，112表示按键和显示部分。在如图1所示的系统中，CD光盘放入CD读取装置(CD光驱)，在伺服驱动装置101的机械伺服的控制下精确聚焦，在信号拾取和放大装置102中进行信号的拾取，并经光电转换后进行放大处理，该处理过的信号在信号解调装置103中再经信号解调还原为数字信号；D/A转换装置将该数字信号经数模转换(D/A)后成为模拟音频信号，再经输出处理电路106进行放大和驱动输出，送到扬声器完成CD系统的整个处理过程。
收音系统通过天线107接收调频调幅的信号，在调谐器108中进行调谐处理还原声音信号，输出处理装置109进行输出放大处理，进行播出，完成收音处理。
图2是采用固体闪存(半导体存储)技术的车用音响系统原理框。其中与图1相同的部件采用与图1中相同的参考标号。如图所示，固体音频处理系统由模数转换(A/D)器213、音频压缩编码装置214、固体半导体存储器215、音频解码装置216、数模转换(D/A)器217、音频输出处理电路218、进行系统控制和管理的微处理器211、LCD显示和按键控制单元219、外部USB接口220和电源管理部分221组成。来自CD、收音机和外部的模拟音频信号经过A/D变换，在MCU的控制下送入压缩编码处理模块214进行压缩编码处理，压缩好的数据流记录到固体半导体存储器215中；如需播放时，记录在固体存储器中的音频数据送到音频解码器中解码，再经D/A及放大后输出。系统也可以将CD的数据流直接送到压缩编码模块进行存储与播放。微处理器对整个系统进行协调控制，完成CD的播放控制，收音机的接收和固体存储器的存储与播放控制。同时微处理器还完成LCD显示的控制、USB外部接口信号通信控制和系统电源的控制。
下面对本发明的各模块进行具体的描述：
A/D模数转换器213，由模数转换电路完成对输入的模拟音频信号的数字化转换，供后续的音频信号的数字化处理；音频压缩编码器214，主要完成数字音频信号的压缩编码处理，剔除信号中的冗余，在保证声音效果的前提下，提高存储单元的效率，使有限的存储空间得到更合理的运用。系统采用高效的压缩算法保证高质量的音频的同时最大限度地节省存储空间；固体半导体存储器215，固体半导体存储模块完成压缩的数字信号的存储，在微处理器的控制下，对存储的文件进行合理管理，使存储空间得到合理利用；音频解码电路216，音频解码模块除了不需要心理学模型和比特分配控制以外，基本上是编码的过程，它将固体存储器中存储的压缩数据进行解码，以还原声音进行播放；数模转换器(D/A)217，将数字化的声音信号转换为模拟信号，以适应模拟音源输出的要求，进行声音的播放；音频输出处理电路218，完成对声音效果的控制，如音量、静音、音效处理等都在此模块中完成；系统控制和管理单元211，系统控制和管理是系统的核心和中枢，该部分完成整个系统的控制和管理。包括CD和收音系统。系统各部分指令和操作都源于该部分；显示和按键部分219，使系统具有LCD显示和各种功能按键的操作；外部USB接口220，外部USB接口用于系统与外部的具有USB接口设备的通信，以保证系统与外部设备的交流和信息的上传和下载，如系统可与外部的米你U盘连接，与系统内置的存储器进行数据的交换；电源管理单元221，在微处理器的管理下，在不压缩时使压缩处理芯片处于休眠状态，达到节电的模式。
参见图2，由图2可以看出，系统播放CD盘时，当听到您喜欢的音乐时，可以按下面板提供的记录按键，就可以在您欣赏音乐的同时将歌曲压缩编码记录到系统的半导体存储器中，下次如果需要重听这首歌曲，可以直接在存储器中进行选择播放，无需再放入光盘。同样，收音机中播放了您喜欢的歌曲或新推出的歌曲，您也可以按下记录键，在您收听广播的同时，将歌曲保存到闪存器中，随时供您再次欣赏。当您的或朋友的MP3、VCD、DVD等播放机中有您喜欢的歌曲时，您也可以通过系统的配备的外部线入的接口，将歌曲通过系统的压缩编码处理存到内部存储器中，成为您的音乐专集中的一员。另外，通过系统配置的USB接口，可以将存在U盘或外接的USB硬盘中的歌曲下载到系统的内部存储器中，当然，您也可以将内部存储器中的歌曲上传到外部的U盘或外接的USB硬盘中，与其它设备共享。
根据图2，系统的工作原理如下：
CD光盘经过光电转换在伺服系统的控制下，完成信号的拾取和信号解调，读出记录在光盘上的数字信号，经模数转换后送输出处理电路放大输出。天线接收广播信号经调谐出理，送输出处理电路放大输出。来自于CD系统、收音系统和外部线入的模拟音频，经AD模数转换送到压缩编码器模块内进行高效压缩处理，在微处理器控制下，进行格式打包(如MP3、AAC等)后，送入半导体存储器中存储。需要放音时，再由为处理器进行控制，将数据读出并送到解码模块进行解压缩处理，经DA数模转换后，送输出处理电路进行放大输出。在版权许可的前提下，系统也能将CD盘上数字进行直接的压缩编码处理，以更好地处理声音效果，减少失真。系统外接的USB接口，可完成数据的交换，进行数据的上传和下载，实现数据的宽范围共享。
在图2中，CD音响处理系统，与目前已有的传统CD系统原理相同，主要完成CD碟片的重放播出。CD重放信号处理系统进行盘片信号的拾取，光电转换，RF信号放大，信号解调，数字滤波后经DA数模转换经输出处理后放大输出，还原光盘记录的音频信息。系统也同CD系统一样，和原由的收音系统相同主要调幅调频广播的接收。调幅调频广播信号经天线接收，调谐处理后经，送输出处理电路放大输出。固体存储记录播放装置。是本发明的关键技术，主要包括信号的数字化处理、音频信号的压缩编码处理、数据存储和管理、音频解码、数模转换、音频输出处理、以及系统的外部接口控制、显示及按键控制和系统控制。
数字化处理主要是将输入的模拟信号进行数字化，提供后端的编解码电路处理使用，这里由AD转换器完成前期模拟信号的数字化转换。
数字音频信号的压缩，数字信号压缩编码处理主要为节省存储容量的目的，对所要存储的节目进行必要的压缩处理，以使存储卡能发挥其最大的作用，在有限的空间内，满足质量高的同时多存储信息。数字压缩技术的研究关键在于算法的研究与改进，以最大可能地提高编码效率。
数据存储和管理，是将压缩后的信号进行打包并按照系统的存储格式要求进行存储，以便用户方便检索到需要的歌曲，随时播放。对记录的歌曲进行必要的节目的编辑与管理。节目的编辑与管理是指压缩的数字信息如何存储在固体存储器中存放，依从怎样的调用和存储方式，同时考虑与其它外设的兼容性，尽量以公共平台为技术依据，以使产品能向纵深发展并具有较强的适应性。
音频解码主要完成压缩记录的信号的解码还原处理，是编码的反过程，将压缩过的数字信号还原为未压缩信号的过程，是声音播放的关键。
数模转换完成数字信号的模拟化转变，以满足模拟输出的需求，系统利用DA转换器完成数模转换。
音频输出处理主要将处理后的模拟信号进行滤波处理减少噪声和失真后放大输出，一些必要的音效处理也在此模块中完成，以达到较高的声音质量和音响效果。
系统的外部接口控制主要完成系统数据的上传和下载，使系统得到最大的资源共享，扩大其使用的灵活性和方便性，更好地发挥系统的功能和能力。
显示及按键控制主要完成系统信息的显示和用户按键的响应，使用户及时了解系统的状态和灵活操作系统。
系统控制主要完成整个系统资源的调配与使用，这里包括CD系统和收音系统的总体协调与控制。包括系统电源的管理、版权保护功能设计以及公共接口通信协议的建立。电源管理通过微处理器进行控制和管理，合理调配系统各功能模块的用电资源，如在不压缩时使压缩处理芯片处于休眠状态，达到节电的效果。版权保护功能设计，随着知识经济的到来，人们的版权意识在逐渐增强，版权保护技术在数字媒体中相当重要，关系到产品的发展与生命力。公共接口通信协议的建立，是将所开发的系列产品能在同一平台(如计算机)上得到最大限度的资源共享，以使产品具有相对的扩展空间，同时延长产品的生命周期。该子项目主要针对产品寻找合适的公用接口平台，进行针对性开发，达到产品资源共享的目的。
由图1和图2的对比可以看到，原由系统中缺少固体存储录放功能，只是纯粹的播放系统，不具备压缩编解码能力。而本发明的系统不仅具有原有系统的全部功能，同时具有压缩编解码能力，用户(听众)可以根据自己的喜好进行歌曲的选择记录，使存储器中的每一首歌都是“最好”的，且可以任意地反复录制，随时记录他所喜爱的歌曲。通过外部配备的USB接口，可以任意上传和下载歌曲。音乐素材不仅可以由内部的CD系统和收音系统提供，同时具有外部的线入输入，可连接外部的CD、MP3、VCD、DVD等，通过外部的USB接口，还可以将数据直接进行上传和下载，具有极其丰富的音乐资源库，系统的外部接口为系统提供了广阔的空间，外部的各种设备成为系统的自然数据库，丰富了歌曲的资源。