Устройство и способ упрощенной записи и воспроизведения аналогового сигнала

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для записи и воспроизведения аналогового сигнала с помощью энергонезависимой памяти. Техническим результатом является упрощение пользовательского интерфейса. Варианты устройства содержат интерфейс для интерпретации внешних команд, средства управления, средства преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и цифровой информации в аналоговую форму, память, мультиплексор, аудиофильтр и демультиплексор. Согласно вариантам способа разделяют память на множество секторов и дают команды считывания байтов данных, при этом, если байты содержат нули, идентифицируют текущий сектор памяти как пустой, а если байты являются ненулевыми, идентифицируют текущий сектор памяти как сектор сообщения. 4 с. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Область техники Данное изобретение относится к области записи и воспроизведения аналогового сигнала с помощью энергонезависимой памяти.

2. Уровень техники Использование систем записи для запоминания и проигрывания звуковых сообщений хорошо известно. Обычные системы записи приблизительно подразделяют на две категории: системы, применяющие перемещающуюся магнитную ленту в качестве запоминающей среды; и системы, применяющие полупроводниковые запоминающие устройства в качестве запоминающей среды.

Обычные системы, использующие перемещающуюся магнитную ленту в качестве запоминающей среды, в общем снимают входной сигнал, формируемый микрофоном, усиливают его, фильтруют для подготовки к запоминанию и затем записывают его на магнитную ленту, обеспечиваемую в этих целях. Воспроизведение записанных сигналов может осуществляться пользователем системы с помощью приводимых в действие вручную средств управления, обеспечиваемых в этих целях.

Для эксплуатирования записывающего устройства пользователем предусматривают средства управления, с помощью которых пользователь может выбирать такие функции, как запись, воспроизведение, стирание, включение питания, перемотка вперед и обратная перемотка, пауза, стоп. С помощью этих функций пользователь может записывать новые сообщения, "просматривать" или стирать старые сообщения и выполнять другие функции. Несмотря на то что эти системы записи целесообразны для предназначаемых для них функций, они нередко являются слишком усложненными и громоздкими при использовании их в качестве портативных устройств, и их трудно носить в кармане. Поэтому целесообразно обеспечить такую систему, эксплуатацию которой можно упростить, но в которой имеются все обычные функции для использования в более сложных ситуациях.

Цифровые системы записи речи, использующие полупроводниковые устройства в качестве запоминающей среды, обычно усиливают поступающий звуковой сигнал микрофона, преобразуют в цифровую форму усиленный сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и затем запоминают полученный цифровой сигнал в полупроводниковом запоминающем устройстве. Как и в обычной системе, использующей для запоминания магнитную ленту, пользователь может "запросить" воспроизведение записанного сигнала в цифровой системе с помощью средств управления, предусматриваемых в этих целях. Инициирование воспроизведения сообщения обычно обусловливает следующее: контроллер системы производит выборку из памяти, обрабатывает запомненную там информацию с помощью цифроаналогового преобразователя, усиливает получаемый аналоговый сигнал, затем направляет этот сигнал в такое выходное устройство, как громкоговоритель.

Подобное обычное устройство описывают в патенте США 4890250, выданный Симко. В этой системе восемь входных клавишей управления управляют действием функций системы: включение питания, запись, воспроизведение, стирание, перемотка вперед, обратная перемотка, пауза и стоп. Эта система, хотя и являющаяся целесообразной для предназначенных ей функций, все же по причине усложненности своего 8-клавишного интерфейса управления не соответствует таким случаям применения, требующим минимальной усложненности, как в портативной системе, которую можно было бы носить в кармане. Поэтому целесообразно обеспечить систему записи и воспроизведения, которая применяет упрощенные пользовательские средства управления.

Задачи и преимущества изобретения Задача и преимущества данного изобретения заключаются в обеспечении системы записи и воспроизведения речи, содержащей упрощенный пользовательский интерфейс.

Другие задача и преимущество данного изобретения заключаются в обеспечении действенного способа управления данными, запомненными в схеме энергонезависимой памяти.

Еще одна задача и преимущество данного изобретения заключаются в обеспечении системы записи и воспроизведения речи, выполненной с возможностью управления внешним центральным процессором (ЦП) или конечным автоматом.

Еще одна задача и преимущество данного изобретения заключаются в обеспечении системы записи и воспроизведения речи, в которой цифровую информацию, обеспечиваемую по последовательному порту, можно запоминать непосредственно в памяти.

В-пятых, задачей и преимуществом данного изобретения являются обеспечение системы записи и воспроизведения речи, в которой цифровую информацию, обеспечиваемую по последовательному интерфейсу, можно преобразовать в аудиосигнал и вывести его в громкоговоритель или в другое устройство аудиовыхода.

Эти и многие другие задачи и преимущества данного изобретения станут очевидны специалисту в данной области техники при изучении чертежей и последующего описания изобретения.

Раскрытие изобретения Поставленная задача решается тем, что устройство для записи и воспроизведения аудиосигнала содержит интерфейс для интерпретации внешних команд, причем указанный интерфейс имеет не более двух переключателей, действующих совместно для определения команды, средства управления, связанные с выходом указанного интерфейса, для формирования сигналов управления в ответ на команды от указанного интерфейса, средство аудиовхода для подачи аудиосигнала, средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, причем указанное средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму имеет вход, устанавливающий связь с выходом средства аудиовхода, и имеет выход, память, имеющую вход, связанный с выходом средства преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, и имеющую выход, причем память реагирует на один из сигналов управления от одного из средств управления для считывания и записи данных, средство для преобразования цифровой информации в аналоговую форму, причем средство преобразования цифровой информации в аналоговую форму имеет вход, связанный с выходом памяти, и выход, и средство аудиовыхода, имеющее вход, связанный с выходом средства преобразования цифровой информации в аналоговую форму, мультиплексор, имеющий первый вход, второй вход и выход, причем первый вход связан с выходом средства аудиовхода, а второй вход связан с выходом средства, цифроаналогового преобразования, аудиофильтр, имеющий вход, связанный с выходом мультиплексора, и выход, и демультиплексор, имеющий вход, первый выход и второй выход, причем вход связан с выходом аудиофильтра, указанный первый выход связан с входом средства аналого-цифрового преобразования, и второй выход связан со средством аудиовыхода.

В устройстве согласно изобретению средство аудиовхода может содержать усилитель входа.

В устройстве согласно изобретению управление коэффициентом усиления входного усилителя может осуществляться с помощью автоматической регулировки усиления.

В устройстве согласно изобретению средство аудиовыхода может содержать усилитель мощности.

В устройстве согласно изобретению средство аудиовыхода может содержать эквалайзер.

В устройстве согласно изобретению средства управления могут содержать генератор, имеющий выходную частоту, реагирующую на некоторые из сигналов управления от средств управления.

Устройство согласно изобретению может дополнительно содержать фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства аудиовхода, и выход, связанный со входом средства аналого-цифрового преобразования.

Устройство согласно изобретению может дополнительно содержать фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства цифроаналогового преобразования, и выход, связанный со входом средства аудиовыхода.

Поставленная задача решается также тем, что устройство для записи и воспроизведения аудиосигнала содержит первый интерфейс для интерпретации внешних команд, подаваемых с помощью не более двух переключателей, второй интерфейс для интерпретации команд, направляемых по последовательному интерфейсу, средства управления, связанные с выходом указанных первого и второго интерфейсов, для формирования сигналов управления в ответ на команды от указанных первого и второго интерфейсов, средство аудиовхода для подачи аудиосигнала в систему, средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, причем средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму имеет вход, устанавливающий связь с выходом средства аудиовхода, и выход, память, имеющую вход, связанный с выходом средства преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, и выход, причем память реагирует на некоторые из сигналов управления из средства управления для считывания и записи данных, средство преобразования цифровой информации в аналоговую форму, причем средство преобразования цифровой информации в аналоговую форму имеет вход, связанный с выходом памяти, и выход, и средство аудиовыхода, имеющее вход, связанный с выходом средства преобразования цифровой информации в аналоговую форму, средство фильтра, содержащее мультиплексор, имеющий первый вход, второй вход и выход, причем первый вход связан с выходом средства аудиовхода, второй вход связан с выходом средства цифроаналогового преобразования, аудиофильтр, имеющий вход, связанный с выходом мультиплексора, и выход, и демультиплексор, имеющий вход, первый выход и второй выход, причем вход связан с выходом аудиофильтра, первый выход связан с входом средства аналого-цифрового преобразования, и второй выход связан со средством аудиовыхода.

В устройстве согласно изобретению средство аудиовхода может содержать входной усилитель.

В устройстве согласно изобретению коэффициент усиления входного усилителя может управляться с помощью автоматической регулировки усиления.

В устройстве согласно изобретению средство аудиовыхода может содержать усилитель мощности.

В устройстве согласно изобретению средство аудиовыхода может содержать эквалайзер.

В устройстве согласно изобретению средства управления могут содержать генератор, имеющий выходную частоту, реагирующую на некоторые из сигналов управления от средств управления.

Устройство согласно изобретению может дополнительно содержать фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства аудиовхода, и выход, связанный со входом средства аналого-цифрового преобразования.

Устройство согласно изобретению может дополнительно содержать фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства цифроаналогового преобразования, и выход, связанный со входом средства аудиовыхода.

Поставленная задача решается и тем, что способ управления памятью содержит операции, согласно которым обозначают первый сектор памяти как текущий сектор памяти, а) дают команду средству поиска определить местонахождение первой ячейки памяти в текущем секторе памяти, причем средство поиска подключено к памяти и выполнено с возможностью определения местонахождения первой ячейки памяти в каждом секторе памяти, б) дают команду средству считывания произвести считывание значений первого и второго байтов данных, начинающихся в первой ячейке памяти, причем средство считывания выполнено с возможностью считывания любой ячейки памяти в памяти, подлежащей управлению, в) если первый и второй байты данных оба содержат нули, идентифицируют текущий сектор памяти как первое имеющееся местоположение запоминания, если первый байт является нулем, а второй байт является ненулевым, повторяют операции а), б) и в), осуществляя приращение на единицу текущего сектора памяти, пока не будут опрошены все имеющиеся секторы, в этом случае память идентифицируют как заполненную.

Поставленная задача решается далее тем, что способ отображения в виде карты местоположений карты сообщений, запоминаемых в памяти, содержит операции, согласно которым разделяют память на множество секторов равного размера, обозначают первый сектор памяти как текущий сектор памяти, а) дают команду средству поиска определить местонахождение первой ячейки памяти в текущем секторе памяти, причем средство поиска подключено к памяти и выполнено с возможностью определения местонахождения первой ячейки памяти в текущем секторе памяти,
б) дают команду средству считывания произвести считывание значений первого и второго байтов данных, начинающихся в первой ячейке памяти, причем средство считывания выполнено с возможностью считывания значения любой ячейки памяти в памяти,
в) если первый и второй байты данных оба содержат нули, идентифицируют текущий сектор памяти как пустой, если первый байт является нулем, а второй байт является ненулевым, идентифицируют текущий сектор памяти как первый сектор сообщения,
если ни один из секторов памяти не обозначен как пустой, повторяют операции с а) по в), осуществляя приращение текущего сектора памяти на единицу до тех пор, пока не будут опрошены все имеющиеся секторы.

Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - блок-схема предпочтительного варианта осуществления системы записи и воспроизведения речи согласно данному изобретению.

Фиг. 2А и 2В - схема последовательности операций, изображающая операции способа действия данного предпочтительного варианта осуществления изобретения в автономном режиме.

Фиг. 3А - 3С - схема последовательности операций, изображающая операции способа действия данного предпочтительно варианта осуществления изобретения в ЦП-режиме.

Описание предпочтительных осуществлений
Специалист в данной области техники будет иметь в виду, что следующее ниже описание является только иллюстративным и не является каким-либо образом ограничивающим описанием. Прочие варианты осуществления данного изобретения будут очевидны для специалиста из излагаемого ниже раскрытия изобретения.

Фиг. 1 является блок-схемой данного предпочтительного варианта осуществления системы записи и воспроизведения речи согласно данному изобретению. Несмотря на то что данный предпочтительный вариант осуществления изобретения содержит единую интегральную схему, подразумевается, что другие варианты осуществления могут содержать две или более интегральных схем и при этом будут оставаться в рамках концепции данного изобретения.

Обращаясь к фиг.1: командный интерфейс 10 содержит совокупность логических элементов, предназначаемых для интерпретации командных входных сигналов в соответствии с известным уровнем техники. Конкретную конфигурацию этих элементов можно легко определить с помощью стандартных методов конструирования логики, известных из уровня техники. Управляющий интерфейс 12, который принимает входной сигнал от командного интерфейса 10, также содержит совокупность логических элементов, конструкцию которых также осуществляют с помощью ручных средств или за счет применения логического синтезатора. Управляющий интерфейс 12 воздействует на команды, исходящие от командного интерфейса, и осуществляет общую эксплуатацию компонентов системы. В данном предпочтительном варианте осуществления изобретения командный интерфейс 12 содержит дешифратор команд, конструкция которого хорошо известна специалистам в данной области техники.

Память 14, содержащая предпочтительно флэш-память, запоминает цифровую информацию, получаемую либо из преобразованного в цифровую форму аудиосигнала, или обеспечиваемую по последовательному интерфейсу ЦП'ом или конечным автоматом. Целесообразно использовать также другие типы памяти, такие как ЭСППЗУ, но флэш-память предпочтительна ввиду ее более высокой плотности.

Генератор 16 предпочтительно является релаксационным генератором, но может быть также генератором, управляемым напряжением, или другим генератором, подходящим для работ в качестве части интегральной схемы.

Схемы выборки и хранения 38 и 52 хорошо известны специалистам в данной области техники и могут содержать два или более полевых транзисторов, взаимосвязанных в виде комплементарной пары, с конденсатором на выходе, который накапливает преобразуемый в цифровую форму заряд. Другие типы схем выборки и запоминания также хорошо известны специалистам в данной области техники и также хорошо будут действовать в данном изобретении.

Усилители 24, 34 и 66 содержат операционные усилители, хорошо известные специалистам в данной области техники.

Мультиплексор 60 и демультиплексор 64 содержат схемы, хорошо известные специалистам в данной области техники. Мультиплексор 60 предпочтительно является мультиплексором "2 к 1", т.е. две линии входа переключают в единый выход, линия управления которого связана с командным интерфейсом 12. Аналогично демультиплексор 64 предпочтительно является демультиплексором "1 к 2", т. е. одну линию входа переключают в любой из двух выходов, также управляемых командным интерфейсом 12.

Фильтр 20 защиты от наложения спектров является стандартным фильтром, известным специалистам в данной области техники. Его применяют для устранения нежелательных частот, формирующихся, когда частота дискретизируемого сигнала составляет более половины частоты дискретизации. Необходимым фильтром является фильтр нижних частот, который ослабляет частоты, превышающие половину частоты дискретизации.

Когда пользователь системы инициирует такую командную функцию, как воспроизведение ранее записанного сообщения, тогда командный интерфейс 10 принимает эту команду и воздействует на управляющий интерфейс 12, чтобы тот выдал более конкретные команды, на которые воздействуют прочие компоненты системы. Например, когда пользователь запрашивает воспроизведение ранее записанного сообщения, командный интерфейс 10 воздействует на управляющий интерфейс 12, чтобы тот произвел поиск этого сообщения в памяти 14, преобразовал его в аналоговую форму с помощью цифроаналоговых схем 18, затем произвел его фильтрацию с помощью звена 20 фильтра и затем обработал этот сигнал посредством эквалайзера 22.

Эквалайзер 22 используют для обратного суммирования высокочастотных составляющих сигнала, которые обычно теряются во время процесса преобразования в цифровую форму. Получаемый таким образом сигнал затем усиливают усилителем мощности 24 и выводят в громкоговоритель или другое аналоговое выходное устройство через выводы 26 и 28.

При инициировании операции записи пользователем системы система усиливает входящий аудиосигнал на выводах 30 и 32 с помощью предварительного усилителя 34, регулирует его уровень с помощью секции усилителя 36, фильтрует его с помощью звена 20 фильтра, преобразует его в цифровую форму с помощью схемы выборки и хранения 38 и с помощью цифроаналоговых схем 18, запоминает получаемые таким образом цифровые данные в памяти 14.

В автономном режиме при инициировании пользователем системы функции стирания управляющий интерфейс 12 стирает всю область памяти путем записи нулей во все ячейки памяти. В варианте осуществления этой системы функция стирания дает пользователю возможность стереть определенное сообщение, уже воспроизведенное. Если, например, система содержит несколько сообщений и нужно стереть третье сообщение, то пользователь воспроизводит это третье сообщение и затем инициирует функцию стирания, которая запишет нули в пространстве, занимаемом этим третьим сообщением. Тогда четвертое сообщение переместится в область, ранее занимавшуюся стертым третьим сообщением, а пятое сообщение переместится в область памяти, ранее занимавшееся четвертым сообщением, и т. д. до перемещения всех сообщений. Затем система будет в состоянии записать сообщение, начиная с сектора, который следует за последним записанным сообщением.

Для доведения до максимума эффективности памяти 14 применяют особую методику управления памятью. В данном предпочтительном варианте осуществления изобретения имеющуюся память подразделяют на секторы. Хотя и не требуется, чтобы каждый сектор имел определенный размер, предпочтительно, чтобы все секторы имели равные размеры. В данном предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый сектор имеет длину 16 килобайтов, обеспечивая речевые сообщения длительностью около 2,56 сек (при номинальной частоте дискретизации, равной 6,4 кГц).

Вся память может быть свободна от сообщений либо может содержать сообщения числом от одного до N, где N - число секторов памяти, выделенных для записи сообщений. Управление схемой распределения осуществляют с помощью "разметочной" системы, которая начинает новые сообщения в начале нового сектора независимо от конкретного места, в котором могло закончиться ранее записанное сообщение. Маркером является первый байт в каждом секторе.

Нулевой байт в начале сектора отмечает либо начало сообщения, либо начало пустой области памяти. Если за нулевым байтом сразу следуют ненулевые данные, то ненулевой байт обозначает начало записанного сообщения. Если за нулевым байтом следует байт пустой области памяти, то нулевой байт означает начало пустой области памяти, которую можно использовать при записи нового сообщения.

Когда начинается операция записи, система определяет местоположение следующей имеющейся области сообщения путем просмотра маркеров и вторых байтов, начиная с верха памяти, и затем производит запись в первый сектор памяти, идентифицированный первым нулевым байтом, за которым следует байт пустой области памяти.

После идентифицирования первого пустого сектора система записывает данные в этот сектор, начиная со второго байта, оставляя маркер пустым, чтобы идентифицировать этот сектор как первый сектор записанного сообщения. Если записываемым сообщением являются записанные интервалы величиной свыше одного сектора, то данные записывают во второй и последующие секторы, начинающиеся первым байтом этого второго сектора и последующих секторов.

В соответствии с этим способом сообщения записывают от второго байта новой области сообщений до прекращения операции записи или пока не будет достигнут конец имеющейся области памяти в зависимости от того, какой именно из этих двух моментов произойдет ранее.

Также возможно, что первый байт данных первого сектора записанного сообщения, т. е. второй байт памяти этого первого сектора, имеет нулевое значение. В соответствии с описываемой системой сектор может быть ошибочно идентифицирован как пустой сектор, т.е. как сектор, содержащий нулевые значения данных в позициях первого и второго байтов. Во избежание этого данные нулевого значения всегда записывают в память с установленным знаковым разрядом. Поэтому в первом секторе этого сообщения первым байтом данных будет ноль, а следующим байтом будет отрицательный ноль, таким образом показывая, что первый байт данных (второй байт сектора) является действительно записанными данными. Это способ управления памятью гарантирует, что содержащий информацию сектор не будет случайно перезаписан с уничтожением таким образом нужной информации.

Другой способ управления отображения сообщений в виде карты распределения, предусматриваемый авторами изобретения, обеспечивает метку нуля в первом байте первого сектора сообщения и метку "все записано" во втором байте первого сектора этого же сообщения. Метку "все записано" также записывают в первый байт всех последующих секторов, содержащих записанную информацию для этого же сообщения. Например, метка "все записано" может содержать все разряды, установленные на "1". Согласно этому методу метка будет считываться как "0", если большинство ее разрядов было нулями, и как "1", если большинство ее разрядов были установлены на "1". Поэтому новое сообщение будет начинаться с первым байтом "0" и вторым байтом "1", и каждый последующий сектор для данного сообщения будет иметь метку "1".

Обращаясь снова к фиг.1: генератор 16 задает частоту дискретизации системы. В данном предпочтительном осуществлении изобретения эта частота дискретизации составляет приблизительно 6,4 кГц, что обеспечивает записываемую полосу частот около 2,8 кГц. Частота дискретизации управляет числом "дискретизаций" амплитуды поступающего аудиосигнала в секунду и числом мест данных, отобранных для последующего запоминания. Например, удвоение частоты дискретизации дает удвоенное число мест данных, запоминаемых в памяти. Таким образом осуществляют компромисс между обеспечением более высокой верности между поступающим аудиосигналом и записываемыми данными и необходимостью записывать повышенное число мест данных, тем самым увеличивая область памяти, необходимую для запоминания данного сообщения.

Генератор 16 может быть преобразователем напряжение-частота или генератором, управляемым напряжением, или другим известным из уровня техники генератором, но предпочтительно используют релаксационный генератор. Один из вариантов его осуществления заключается в том, что заряжают конденсатор через резистор и затем быстро разряжают конденсатор, когда напряжение в конденсаторе достигает определенного порога. Операционный усилитель в конфигурации триггера Шмитта обеспечивает стабильную основу для релаксационного генератора, и это хорошо известно специалистам в данной области техники.

В данном предпочтительном варианте осуществления изобретения "усложненный" пользователь системой может изменять частоту дискретизации посредством электронного программирования значения внутреннего резистора с помощью отводов и предохранителей. Таким образом, частоту дискретизации можно регулировать для получения конечной частоты в примерном диапазоне от 5 кГц до 8 кГц. Можно применять прочие типы генераторов и другие частоты дискретизации, при этом не выходя за рамки данного изобретения.

При увеличении частоты дискретизации до примерно 8 кГц ширина полосы частот становится полосой примерно 5 кГц, обеспечивая более высокую верность между подлежащим записи поступающим аудиосигналом и фактическими данными, запомненными в памяти. Но, указывалось выше, повышение частоты дискретизации таким образом увеличивает количество данных, запоминаемых в секунду записываемого аудиосигнала, тем самым уменьшая количество секунд, в течение которых аудиосигнал может быть записан до заполнения имеющейся памяти.

Помимо возможности инициирования пользователем функций записи, воспроизведения и стирания памяти в автономном режиме данный предпочтительный вариант осуществление изобретения может также принимать командные входные сигналы от ЦП или конечного автомата через последовательный интерфейс в командный интерфейс 10. В этом ЦП-режиме команды действуют таким образом, который аналогичен автономному режиму, но обеспечивают гораздо большее управление системой.

Например, в автономном режиме за счет мгновенного нажатия клавиши воспроизведения система воспроизводит сообщения до тех пор, пока не будет воспроизведено последнее записанное сообщение. Если в системе имеется ранее записанные, но невоспроизведенные сообщения, указываемые флагом, устанавливаемым в этих целях для каждого сообщения в этой категории, то система будет воспроизводить эти сообщения, когда будет дана команда воспроизведения. Но если в системе невоспроизведенных сообщений нет, то воспроизводят все сообщения, начинающиеся с верха памяти. Как упоминалось выше, местоположение сообщений определяют с помощью метки сообщений в качестве некоего указателя вместе - в описываемом выше способе распределения памяти согласно другому варианту осуществления - с меткой "все записано".

Нажатием клавиши воспроизведения во время воспроизведения сообщения обеспечивается проскок системы к следующему очередному сообщению и его воспроизведение. В ЦП-режиме команда воспроизведения содержит номер, указывающий первый сектор, подлежащий воспроизведению. В то время, когда данный сектор воспроизводят, система позволяет ЦП и конечному автомату обеспечивать адрес для следующего сектора, подлежащего воспроизведению, в любое время до окончания операции воспроизведения. Операция воспроизведения продолжается до тех пор, пока либо не будут обеспечены дополнительные секторные адреса, либо пока не будет принята команда прекращения аудиосигнала.

Соответственно при нажатии клавиши управления функцией записи в автономном режиме система определяет местоположение соответствующих секторов для записи в памяти и для заполнения памяти данными до тех пор, пока эта клавиша не будет отпущена или пока память не будет полностью заполнена. Если при выдаче команды записи свободной памяти для записи не имеется, тогда эту команду преобразуют в команду воспроизведения, тем самым воспроизводя либо ранее записанные, но невоспроизведенные сообщения, либо воспроизводя сообщения с верха памяти - в зависимости от описываемой выше функции команды воспроизведения.

В ЦП-режиме команда записи, выданная по последовательному интерфейсу, содержит первый подлежащий записи сектор. В то время, когда записывают этот сектор, система обеспечивает для ЦП или конечного автомата возможность обеспечения следующего подлежащего записи сектора. Операция записи продолжается либо до тех пор, пока не прекратится предоставление дополнительных секторов, либо до приема команды прекращения аудиосигнала. В ЦП-режиме: поскольку управление памятью осуществляют полностью посредством ЦП или конечного автомата по последовательному интерфейсу, команда записи будет производить запись в данный сектор записи независимо от наличия или отсутствия в нем данных до поступления команды записи.

Как упоминалось выше, в автономном режиме функция стирания стирала всю область памяти. В ЦП-режиме ЦП или конечный автомат может дать команду стирания, за которой следует конкретный номер стираемого сектора. Если данный сектор не определен, то тогда будет стерта вся память. С помощью этой функции и описываемых выше функций записи и воспроизведения ЦП или конечный автомат могут непосредственно управлять системой - в противоположность автономному режиму, при котором управление в основном предоставлено пользователю.

В ЦП-режиме кроме выполнения описываемых выше функций записи, воспроизведения и стирания памяти систему можно эксплуатировать на более детализированном уровне. Например, данные памяти могут быть записаны в конкретные байты конкретных секторов; данные, содержащиеся в конкретных байтах конкретных секторов, могут быть воспроизведены; и функцию стирания можно эксплуатировать на уровне сектора, а не на уровне микросхемы как в автономном режиме, эксплуатируемом пользователем.

Дополнительные характеристики ЦП-режима, не имеющиеся в эксплуатируемом пользователем автономном режиме, содержат прием цифровых данных в систему по последовательному интерфейсу и запоминание цифровых данных в памяти. В этом случае цифровые данные, представленные в командный интерфейс 10 по последовательному интерфейсу, маршрутизируют через интерфейс 12 управления и запоминают в памяти 14.

В режиме "запись в громкоговоритель" цифровой сигнал можно принимать по последовательному интерфейсу, преобразовывать в аналоговый сигнал с помощью цифроаналогового преобразователя 56, затем фильтровать звеном 20 фильтра и выводить в громкоговорители или другое выходное устройство через выводы 26 и 28.

В "микрофонном" режиме аналоговый сигнал, представляемый во входных сигналах предусилителя, будут преобразовывать в цифровой сигнал с помощью цепи аналого-цифрового преобразования, и цифровые данные затем будут представлять на последовательной шине ввода/вывода.

Снова обращаясь к командному интерфейсу 10: в данном предпочтительном варианте осуществления изобретения командный интерфейс 10 содержит автономный интерфейс 40 и интерфейс 42 ЦП. Хотя в системе присутствуют оба интерфейса, в любое данное время можно эксплуатировать только один. Если линия 44 является нижней, то система находится в ЦП-режиме и интерпретирует команды, направляемые по линиям 42, с помощью известного из уровня техники последовательного протокола.

Если линия 44 находится наверху, то система находится в автономном режиме, и команды интерпретируют, исходя из следующего: находится ли наверху одна линия, или обе линии 46, или ни одна из них. Например, согласно таблице команду воспроизведения можно выдать, когда первая из линий 46 находится наверху, а вторая линия 46 остается внизу. Команду записи можно рассматривать как выданную, когда вторая из линий 46 находится наверху, и при этом первая из линий 46 остается внизу. Помимо этого команда стирания может быть выдана, когда обе линии 46 одновременно находятся наверху.

Снова обращаясь к фиг.1: в данном предпочтительном варианте осуществления изобретения управляющий интерфейс 12 содержит командный регистр 48 и контроллер 50. Командный регистр 48 может содержать справочную таблицу инструкций предпринимаемых действий, когда та или иная конкретная команда инициирована посредством командного интерфейса 10. Но в данном предпочтительном варианте осуществления изобретения командный регистр 48 содержит дешифратор команд. Дешифратор команд распознает команды при их поступлении, и когда данную команду принимают, он фактически не производит анализ на поведенческом уровне типа "если-то". Например, команда воспроизведения может быть представлена двумя знаками "PL" в формате ASCII. Когда дешифратор команд "видит" "PL", он немедленно распознает знакомую схему разрядов и воздействует на эту команду таким образом, как если бы по этой команде действительно было бы произведено сравнение типа "если-то".

Командный регистр 48, распознав данную последовательность команд, направляет более детализрованные команды в контроллер 50, и контроллер 50 затем исполняет эти команды. На практике эти команды "зашивают" алогические элементы - в соответствии с определением логического синтеза. Последовательность команд, распознаваемые как верные командным регистром 48, подтверждают через последовательный порт. Те строки, которые не распознаются, отбрасываются без подтверждения их.

Снова обращаясь к цифроаналоговым схемам 18: в данном предпочтительном варианте осуществления изобретения цифро-аналоговые схемы 18 содержат цифроаналоговый (Ц/А) преобразователь 52, регистр 54 последовательного приближения, Ц/А преобразователь 56 и компаратор 58. Последовательное приближение как средство преобразования сигналов между аналоговой и цифровой формами хорошо известно из уровня техники. Вкратце, для аналого-цифрового преобразования схема выборки и хранения дискретизирует поступающий аналоговый сигнал и временно его запоминает. Регистр последовательного приближения направляет цифровые биты в Ц/А преобразователь до тех пор, пока выходной сигнал Ц/А преобразователя не будет согласовываться с выходным сигналом схемы выборки и хранения. Первоначально все биты Ц/А устанавливают на ноль. Затем, начиная с самого старшего бита, каждый бит временно устанавливают на 1 - по одному биту за один раз. Если выходной сигнал Ц/А не превышает аналоговое входное напряжение, определяемое компаратором, то данный бит остается 1. В противном случае данный бит устанавливают на ноль. Таким образом, n-разрядный Ц/А требует n-операций для определения должного цифрового представления аналогового напряжения.

В данном изобретении схема 38 выборки и хранения дискретизирует выходной сигнал демультиплексора 38. Контроллер 50 затем приводит в действие регистр 54 последовательного приближения, который, начиная с самого старшего бита и переходя к самому младшему биту, временно устанавливает каждый бит Ц/А преобразователя 56 на 1 по одному биту за один раз. Компаратор 58 определяет, превышает ли поступающая аналоговая амплитуда выходной сигнал Ц/А преобразователя или она меньше его. После определения всех битов данные маршрутизируют в надлежащее местоположение в зависимости от обрабатываемой команды.

В данном предпочтительном варианте осуществления изобретения осуществляют обычные действия, используя схему 52 выборки и хранения, регистр 54 последовательного приближения, Ц/А преобразователь 56 и компаратор 58. Прочие способы преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и преобразования цифровых сигналов в аналоговую форму хорошо известны из уровня техники. Хотя эти хорошо известные способы находятся в рамках данного изобретения предпочтительно, чтобы использовались описываемые здесь способы, поскольку они более эффективны и на их реализацию требуется меньшее время, чем в случае хорошо известных способов.

Снова обращаясь к звену 20 фильтра: в данном предпочтительном варианте осуществления изобретения звено 20 фильтра содержит мультиплексор 60, используемый для переключения входного сигнала фильтра 62 защиты от наложения спектров между поступающими сигналами из звена 36 усилителя и другими сигналами, поступающими из схемы 52 выборки и хранения, и демультиплексор 64, используемый для переключения выходного сигнала звена фильтра между схемой 38 выборки и хранения и усилителем 24 мощности. Управление мультиплексором 60 и демультиплексором 64 осуществляют с помощью контроллера 50, который переключает активный вход и выход соответствующего устройства в зависимости от командных функций, выполняемых в любое заданное время.

Снова обращаясь к звену 36 усилителя: в данном предпочтительном варианте осуществления изобретения звено 36 усилителя содержит стандартный операционный усилитель 66 со схемами АРУ 68. Выводы 66 предусматривают с той целью, чтобы пользователь смог выбирать внешнюю комбинацию резистора и конденсатора, которые совместно управляют временем запоминания установки коэффициента усиления, исходя из резистивно-емкостной временной постоянной внешней резистивно-емкостной цепи.

Выводы 72 и 74 выводят во внешнюю среду для обеспечения гибкости. В обычной операционной среде, использующей микрофон для обеспечения аналогового входного сигнала на выводах 30 и 32, сигнал усиливают в предусилителе 34 и затем посредством емкостной связи подключают к усилителю 66. Емкостная связь необходима для блокирования напряжений постоянного тока из выхода конечного усилителя, которые, если таковые допускаются, приводят усилитель к насыщению. В альтернативном режиме действия системы предусматривается, что пользователь будет направлять на вывод 72 аналоговый сигнал уровня на линии, тем самым обходя предусилитель 34.

Фиг. 2А и 2В представляют собой схему последовательности операций в способе реализации данного предпочтительного варианта осуществления изобретения в автономном режиме, осуществляемом пользователем.

Обращаясь к фиг.2А: действие начинается на этапе 76, когда пользователь выбирает ту или иную командную функцию. На этапе 78 определяют, является ли данная команда командой стирания. Если да, то система на этапе 80 записывает нули по всей области запоминания сообщений, тем самым стирая все запомненные там сообщения. Если данная команда не является командой стирания, то система переходит к этапу 82, на котором определяют, является ли данная команда командой воспроизведения. Если да, то на этапе 84 определяют, воспроизводится ли уже какое-либо сообщение. Если какое-либо сообщение в данное время не воспроизводится, то на этапе 86 проверяют, является ли второй байт первого сектора памяти ненулевым, тем самым удостоверяясь в том, что действительно имеется сообщение, подлежащее воспроизведению. Если второй байт данного сектора памяти содержит ноль, то данный сектор является пустым и подлежащего воспроизведению сообщения не имеется. В этом случае система игнорирует команды как введенные ошибочно, и командный цикл начинается вновь на этапе 76.

Если в первом секторе памяти имеет ненулевой второй байт, то на этапе 88 воспроизводят сообщения, по одному сектору за один раз, пока не будут воспроизведены все сообщения. Затем система возвращается к началу последовательности операций на этапе 76, на котором система ожидает следующей команды.

На этапе 84 ранее было определено, что команда воспроизведения была выдана, когда еще одно сообщение в данное время уже не воспроизводилось. Но если команда воспроизведения на этапе 84 была выдана в то время, когда предыдущая команда воспроизведения уже исполнялась, то последующая команда воспроизведения рассматривается как запрос на проскок к следующему сообщению. На этапе 90 выполняют действия, необходимые для проскока к следующему сообщению. Система продолжает воспроизводить сообщения, пока не будет воспроизведено последнее сообщение, и затем возвращается на этап 76, ожидая выдачи команды пользователем системой.

Если на этапе 62 выданная команда не была командой воспроизведения, то на этапе 92 определяют, является ли данная команда командой записи. Если нет, то имеет место ошибка, и система возвращается на этап 76, ожидая поступления новой команды. Но если данная команда была командой записи, то последовательность операций переходит к фиг.2В. Здесь на этапе 94 система определяет, есть ли в наличии какой-либо сектор для записи, и на этапе 96 происходит запись в этот сектор, если таковой найден. Как указывалось выше, ноль во втором байте сектора указывает, что данный сектор наличествует для запоминания новых данных.

Если на этапе 98 команда записи все еще выдается, т.е. клавиша или иное средство управления все еще находится в конфигурации записи, то система продолжает запись, пока не будет достигнут конец памяти. Если на этапе 100 конец памяти достигнут, то система переходит на этап 102, где запись останавливают, и система затем возвращается на этап 76 в фиг.2А, ожидая поступления новой команды.

Если на этапе 100 конец памяти не достигнут, то система переходит назад через этап 98, проверяя средства управления записью, чтобы удостовериться в том, что запись все еще находится в действии. Если на этапе 98 определено, что команда записи более не поступает, то система продолжает действие на этапе 102, прекращая процесс записи и затем возвращаясь к началу схемы последовательности операций к этапу 76 для ожидания новой команды.

Альтернативные варианты осуществления содержат этапы 78, 82 и 92, представляемые в любом из пяти возможных порядков. Например, они могут быть представлены в таком порядке, как 82, 92 и 78 или 82, 78, 92 и т.д. Специалистам в данной области будет очевидно, что блоки 78, 82 и 92 принятия решения могут быть представлены в нескольких различных порядках и расположениях, при этом оставаясь в рамках данного изобретения.

Фиг. 3А и 3В являются схемой последовательности операций, представляющей операции способа реализации данного предпочтительного варианта осуществления изобретения в ЦП-режиме.

В описании фиг. 3А и 3В предполагается, что в ЦП-режиме также присутствуют те же проверки, которые используются в пользовательском режиме. Например, при инициировании команды воспроизведения система путем проверки ненулевого второго байта в подлежащем воспроизведению секторе удостоверяется в том, что в данном секторе содержатся данные. Этот этап описывается и подразумевается в ЦП-режиме. Описываются только различия между ЦП-режимом и автономным режимом.

Обращаясь к фиг. 3А: система ожидает команду на этапе 104. Как и в автономном пользовательском режиме, когда система принимает команду, этап 78 определяет, является ли данная команда командой стирания. Если да, то теперь система должна определить, используется ли более усложненная команда стирания сектора, а не команда стирания всей области памяти, имеющаяся в автономном режиме. Если на этапе 106 определено, что данная команда является командой стирания сектора, то система стирает определенные секторы на этапе 108. Но если на этапе 106 данная команда не является командой сектора, то выполняют этап 80, таким образом стирая всю область запоминания в памяти.

Если данная команда не являлась командой стирания на этапе 78, то система делает проверку, чтобы определить, является ли данная команда командой воспроизведения на этапе 92. Если да, то определенные секторы воспроизводят на этапе 110. Если секторы не определены, то этап 110 начинает воспроизведение с первого сектора и продолжает его до тех пор, пока либо (а) не будет достигнут конец памяти, (б) принята аудиокоманда прекращения, либо (с) не будут обнаружены два следующих друг за другом нулевых байта, сигнализирующих окончание текущего сообщения. Как в случае команды воспроизведения, так и в случае команды записи, инициирующих процессы системы, аудиокоманда прекращения прекратит команду воспроизведения или записи и все связанные с ними процессы.

Если данная команда не являлась командой воспроизведения на этапе 92, то система делает проверку, чтобы определить, является ли данная команда командой записи на этапе 102. Если да, то определенные секторы записывают на этапе 112. Если секторы не определены, тогда обнаруживают местонахождение первого пустого сектора и инициируют запись. Затем запись продолжается до тех пор, пока не будет достигнут конец памяти или не будет принята аудиокоманда прекращения.

Обращаясь к фиг.3В: если данная команда не являлась командой записи на этапе 102, то система делает проверку, чтобы определить, является ли данная команда микрофонной командой на этапе 114. Микрофонная команда дает возможность системе взять цифровые данные, представленные во входном сигнале (фиг. 1) 46, и преобразовать эти данные в аналоговые данные с помощью описываемой выше системы. Полученный таким образом аналоговый сигнал затем представляют в выходном сигнале усилителя 24 мощности для выведения в громкоговоритель или другое выходное аудиоустройство.

Если данная команда является микрофонной командой, то система переходит к этапу 116, где производят соответствующую установку для надлежащего преобразования и обработки данных, входящих во входной сигнал 46.

Микрофонная команда начинается на этапе 118 и продолжается пока не будет определено, что принята аудиокоманда прекращения на этапе 120; при этом этап 122 прекращает данную команду и система возвращается в обычное состояние. Действие системы переходит к этапу 104, где ожидается следующая команда.

Если команда на этапе 114 не является микрофонной командой, тогда на этапе 124 определяют, что данная команда была командой данных. Если данная команда не является надлежащей командой данных, то система игнорирует этот входной сигнал и возвращается на этап 104, где она ожидает новую команду. Но если выдана надлежащая команда данных, то система переходит к этапу 126, на котором определяют, является ли данная задача записью данных или считыванием данных. Если данная команда является командой "записи данных", то система переходит к этапу 128 и записывает данные непосредственно в память на уровне сектора в местоположениях, которые были определены при выдаче команды. Во время команды записи этап 130 ожидает команду "стоп" и прекращает процесс записи, если выдана команда "стоп".

Альтернативный вариант осуществления содержит информацию записи в память или считывание данных из памяти по одному байту за один раз. Это обеспечит для ЦП возможность осуществлять полное и непосредственное управление каждой функцией памяти.

Если команда на этапе 126 не являлась командой записи, тогда она является командой считывания, и система начинает считывание на этапе 132, пока не будет выдана команда "стоп" или пока не будут считаны все запрошенные секторы данных. Этап 134 прекращает команду считывания данных, если выдана команда "стоп".

Здесь были показаны и описаны поясняющие варианты осуществления и применения данного изобретения, но специалистами в данной области будет очевидно, что в рамках изложенной здесь изобретательской концепции возможны многие изменения помимо излагаемого здесь варианта. Поэтому данное изобретение ограничивается только рамками прилагаемой формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство для записи и воспроизведения аудиосигнала, содержащее интерфейс для интерпретации внешних команд, причем указанный интерфейс имеет не более двух переключателей, действующих совместно для определения команды, средства управления, связанные с выходом указанного интерфейса, для формирования сигналов управления в ответ на команды от указанного интерфейса, средство аудиовхода для подачи аудиосигнала, средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, причем указанное средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму имеет вход, устанавливающий связь с выходом средства аудиовхода, и имеет выход, память, имеющую вход, связанный с выходом средства преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, и имеющую выход, причем память реагирует на один из сигналов управления от одного из средств управления для считывания и записи данных, средство для преобразования цифровой информации в аналоговую форму, причем средство преобразования цифровой информации в аналоговую форму имеет вход, связанный с выходом памяти, и выход, и средство аудиовыхода, имеющее вход, связанный с выходом средства преобразования цифровой информации в аналоговую форму, мультиплексор, имеющий первый вход, второй вход и выход, причем первый вход связан с выходом средства аудиовхода, а второй вход связан с выходом средства цифроаналогового преобразования, аудиофильтр, имеющий вход, связанный с выходом мультиплексора, и выход, демультиплексор, имеющий вход, первый выход и второй выход, причем вход связан с выходом аудиофильтра, указанный первый выход связан с входом средства аналого-цифрового преобразования, и второй выход связан со средством аудиовыхода.

2. Устройство по п. 1, в котором средство аудиовхода содержит усилитель входа.

3. Устройство по п. 2, в котором управление коэффициентом усиления входного усилителя осуществляется с помощью автоматической регулировки усиления.

4. Устройство по п. 1, в котором средство аудиовыхода содержит усилитель мощности.

5. Устройство по п. 1, в котором средство аудиовыхода содержит эквалайзер.

6. Устройство по п. 1, в котором средства управления содержат генератор, имеющий выходную частоту, реагирующую на некоторые из сигналов управления от средств управления.

7. Устройство по п. 1, которое дополнительно содержит фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства аудиовхода, и выход, связанный со входом средства аналого-цифрового преобразования.

8. Устройство по п. 1, которое дополнительно содержит фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства цифроаналогового преобразования, и выход, связанный со входом средства аудиовыхода.

9. Устройство для записи и воспроизведения аудиосигнала, содержащее первый интерфейс для интерпретации внешних команд, подаваемых с помощью не более двух переключателей, второй интерфейс для интерпретации команд, направляемых по последовательному интерфейсу, средства управления, связанные с выходом указанных первого и второго интерфейсов, для формирования сигналов управления в ответ на команды от указанных первого и второго интерфейсов, средство аудиовхода для подачи аудиосигнала в систему, средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, причем средство преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму имеет вход, устанавливающий связь с выходом средства аудиовхода, и выход, память, имеющую вход, связанный с выходом средства преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, и выход, причем память реагирует на некоторые из сигналов управления из средства управления для считывания и записи данных, средство преобразования цифровой информации в аналоговую форму, причем средство преобразования цифровой информации в аналоговую форму имеет вход, связанный с выходом памяти, и выход, и средство аудиовыхода, имеющее вход, связанный с выходом средства преобразования цифровой информации в аналоговую форму, средство фильтра, содержащее мультиплексор, имеющий первый вход, второй вход и выход, причем первый вход связан с выходом средства аудиовхода, второй вход связан с выходом средства цифроаналогового преобразования, аудиофильтр, имеющий вход, связанный с выходом мультиплексора, и выход, и демультиплексор, имеющий вход, первый выход и второй выход, причем вход связан с выходом аудиофильтра, первый выход связан с входом средства аналого-цифрового преобразования и второй выход связан со средством аудиовыхода.

10. Устройство по п. 9, в котором средство аудиовхода содержит входной усилитель.

11. Устройство по п. 10, в котором коэффициент усиления входного усилителя управляется с помощью автоматической регулировки усиления.

12. Устройство по п. 9, в котором средство аудиовыхода содержит усилитель мощности.

13. Устройство по п. 9, в котором средство аудиовыхода содержит эквалайзер.

14. Устройство по п. 9, в котором средства управления содержат генератор, имеющий выходную частоту, реагирующую на некоторые из сигналов управления от средств управления.

15. Устройство по п. 9, которое дополнительно содержит фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства аудиовхода, и выход, связанный со входом средства аналого-цифрового преобразования.

16. Устройство по п. 9, которое дополнительно содержит фильтр защиты от наложения спектров, имеющий вход, связанный с выходом средства цифроаналогового преобразования, и выход, связанный со входом средства аудиовыхода.

17. Способ управления памятью, содержащий операции, согласно которым обозначают первый сектор памяти как текущий сектор памяти, а) дают команду средству поиска определить местонахождение первой ячейки памяти в текущем секторе памяти, причем средство поиска подключено к памяти и выполнено с возможностью определения местонахождения первой ячейки памяти в каждом секторе памяти, б) дают команду средству считывания произвести считывание значений первого и второго байтов данных, начинающихся в первой ячейке памяти, причем средство считывания выполнено с возможностью считывания любой ячейки памяти в памяти, подлежащей управлению, в) если первый и второй байты данных оба содержат нули, идентифицируют текущий сектор памяти как первое имеющееся местоположение запоминания, если первый байт является нулем, а второй байт является ненулевым, повторяют операции а), б) и в), осуществляя приращение на единицу текущего сектора памяти, пока не будут опрошены все имеющиеся секторы, в этом случае память идентифицируют как заполненную.

18. Способ отображения в виде карты местоположений данных сообщений, запоминаемых в памяти, содержащий операции, согласно которым разделяют память на множество секторов равного размера, обозначают первый сектор памяти как текущий сектор памяти, а) дают команду средству поиска определить местонахождение первой ячейки памяти в текущем секторе памяти, причем средство поиска подключено к памяти и выполнено с возможностью определения местонахождения первой ячейки памяти в текущем секторе памяти, б) дают команду средству считывания произвести считывание значений первого и второго байтов данных, начинающихся в первой ячейке памяти, причем средство считывания выполнено с возможностью считывания значения любой ячейки памяти в памяти, в) если первый и второй байты данных оба содержат нули, идентифицируют текущий сектор памяти как пустой, если первый байт является нулем, а второй байт является ненулевым, идентифицируют текущий сектор памяти как первый сектор сообщения, если ни один из секторов памяти не обозначен как пустой, повторяют операции с а) по в), осуществляя приращение текущего сектора памяти на единицу до тех пор, пока не будут опрошены все имеющиеся секторы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7