專利名稱：數(shù)據(jù)通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳送諸如數(shù)字音頻信號和音樂/樂器信號的實時數(shù)字信號技術(shù)，特別是涉及一種在以通用格式輸入或輸出數(shù)字信號和傳送該數(shù)字音頻信號和音樂/樂器信號的裝置中用于減少終端數(shù)量的技術(shù)。
近年來，通常利用數(shù)字信號線將數(shù)字音頻設(shè)備和電子樂器彼此連接起來，借此以執(zhí)行數(shù)字信號的傳送。
在用于公共福利設(shè)施或商業(yè)的數(shù)字音頻設(shè)備中使用例如在IEC958文本中規(guī)定的數(shù)字音頻接口(此后簡稱為數(shù)字音頻接口)圖25示出了一個使用數(shù)字音頻接口傳送數(shù)字音頻信號的例子。在圖25中，一個輸出接口81被安裝在例如一個密致盤(CD)播放機(jī)(player)中，而一個輸入接口89被安裝在例如小型盤(MD)記錄裝置內(nèi)。另外，在輸出接口81的寄存器82中寫入的數(shù)字音頻信號被從中讀出并在奇偶檢驗位附加電路83中被添加有一個錯誤校正代碼，而后在雙相位調(diào)制/同步模式附加電路84中對該信號進(jìn)行雙相位標(biāo)記調(diào)制和同步模式的添加處理，進(jìn)而形成與該數(shù)字音頻接口相符的數(shù)字音頻信號并從例如CD播放機(jī)的輸出端口輸出。然后，該信號被從MD錄音機(jī)的一個輸入端例如通過同軸電纜85或光纖電纜87輸入給輸入接口89。此處，在通過光纜87傳送的過程中，借助例如在CD播放機(jī)內(nèi)提供的傳送模塊86將與數(shù)字音頻接口相符的數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成光信號，借助例如在MD錄音機(jī)內(nèi)提供的接收模塊88將所述的光信號轉(zhuǎn)換成與數(shù)字音頻接口相符的數(shù)字音頻信號。
在輸入接口89內(nèi)，利用同步模式檢測/雙相位解調(diào)電路90對數(shù)字音頻信號進(jìn)行同步模式檢測和雙相位標(biāo)記(mark)解調(diào)處理，并在奇偶校驗位檢查電路91中進(jìn)行錯誤校正處理，并通過寄存器92返回到原始數(shù)字音頻信號，然后傳送到例如MD錄音機(jī)的數(shù)字聲音記錄電路(未示出)。
此外，當(dāng)所記錄的數(shù)字聲音被從一個MD錄音機(jī)轉(zhuǎn)移到另一個MD錄音機(jī)或數(shù)字音頻盒帶(DAT)錄音機(jī)時，和當(dāng)所述MD錄音機(jī)與一個被提供有DA轉(zhuǎn)換器的數(shù)字前置放大器相連以直接傳送數(shù)字信號時，在MD錄音機(jī)中需要提供數(shù)字音頻接口的輸出接口。
圖26示出了一個數(shù)字音頻接口子幀的結(jié)構(gòu)。另外，圖27示出了該數(shù)據(jù)音頻接口多個子幀、幀和塊的結(jié)構(gòu)。
如圖26所示，在數(shù)字音頻接口的協(xié)議中，子幀傳送立體聲信號的信道1(左信道)或信道2(右信道)和4個信道立體聲信號的信道1、2、3和4。另外，該子幀共由32位組成。如下①同步段首標(biāo)記 ....從b0到b3的4位②AUX(輔助位) ....從b4到b7的4位③音頻數(shù)據(jù) ....從b8到b27的20位④有效性標(biāo)記...b28的一位⑤用戶數(shù)據(jù) ...b29的一位⑥信道狀態(tài) ...b30的一位⑦奇偶校驗位...b31的一位如圖27所示，該幀的長度總共為64位，是子幀長度的兩倍。在CD中，取樣頻率為44.1KZ，并記錄16位的兩信道立體聲信號。當(dāng)使用數(shù)字音頻接口來傳送CD信號時，16位CD數(shù)據(jù)的MSB被放置在數(shù)字音頻接口子幀的b27中，直到其LSB放置在此后的b12中，另外O2被放置在子幀的b11到b8的4位之中以及AUX的b7到b4之中。因此，在CD信號的數(shù)字音頻接口中的傳送速度是44.1KHz×64位＝2.8224Mbps。另外在數(shù)字音頻接口中，取樣頻率對應(yīng)于48KHz和32KHz而不是44.1KHz。
在數(shù)字音頻接口信道編碼過程中，執(zhí)行雙相位標(biāo)記(mark)調(diào)制，其中邏輯“0”被表示為當(dāng)假設(shè)位周期為T時具有T/2周期的兩位002或112，而邏輯“1”被表示為具有T/2周期的012或102。雙相位標(biāo)記調(diào)制的最大反相間隔為位周期T，其最小反相間隔為T/2。
包括有與雙相位標(biāo)記調(diào)制原則相逆的3T/2在內(nèi)的單值符號被用于同步和段首標(biāo)記(preamble)，這個符號包括三種類型，即塊(block)開始，和信道開始1B，信道1開始M和信道2、3或4開始W，和B111010002或000101112M111000102或000111012W111001002或000110112被使用。
如圖27所示，一個塊是由192個幀組成的并且B的段首標(biāo)記被放置在該塊的開始處。另外，在一個塊192位的一個表內(nèi)可以形成一個信道狀態(tài)，借此以傳送各種數(shù)據(jù)。此外，在這個表內(nèi)沒有規(guī)定與設(shè)備控制信號相對應(yīng)的數(shù)據(jù)和該設(shè)備的地址。
由于沒有地址信息被加到該數(shù)字音頻接口上，所以僅執(zhí)行點對點的通信，即僅執(zhí)行利用電纜進(jìn)行連接的多個裝置之間的數(shù)據(jù)傳送。因此，在變成諸如視頻裝置的電視機(jī)TV和音頻系統(tǒng)的放大器和接收機(jī)的信號連接中心的裝置中，數(shù)字音頻接口的信號線以樹的形狀將多個數(shù)字音頻設(shè)備集中連接起來。
圖28示出了一個系統(tǒng)的例子，在該系統(tǒng)中，多個音頻設(shè)備和視頻設(shè)備被集中連到一個數(shù)字放大器。在這個例子中，數(shù)字聲音節(jié)目(program)調(diào)諧器101，揚聲器103，CD播放機(jī)104和105，MD錄音機(jī)106，DAT錄音機(jī)107和數(shù)字視頻盒式磁帶錄像機(jī)(此后稱之為DVCR)108被集中連接到提供有DA轉(zhuǎn)換器的數(shù)字放大器102。
另外，借助于先前所描述的數(shù)字音頻接口的信號線(同軸電纜或光纖)將各個裝置彼此單向或雙向地連接到一起。由于數(shù)字音頻接口僅能夠進(jìn)行單向傳送。所以在雙向連接的各裝置之間(在MD錄音機(jī)106，DAT錄音機(jī)107，DVCR108和數(shù)字放大器102之間)提供了兩條信號線。
在圖28所示的系統(tǒng)中，為了使得聲音能夠在沒有輔助操作或能夠自動地例如從CD播放機(jī)104或105記錄或類似操作到MD錄音機(jī)106中，就需要在這些裝置之間傳送用于上述目的的控制信號。但是，由于如前所述在這種數(shù)字音頻接口中沒有規(guī)定用于傳送諸如控制信號的方法。所以就必須連帶地使用另一接口以用于控制。因此，利用控制總線將數(shù)字放大器102連接到各個裝置上。這種用于控制的接口具有各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)。
另外，近年來，在利用樂器數(shù)字接口(MIDI)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接口彼此連接的電子樂器(此后簡稱為MIDI樂器)中傳送性能(performance)信息、控制信息和同步信息等。
所述MIDI標(biāo)準(zhǔn)包括諸如MIDI IN端(此后稱之為IN)、MIDI OUT端(此后稱為OUT)和MIDI THRU端(此后稱之為THRU)的三個端(terminal)，且通常一個MIDI樂器被裝備有IN和OUT以及在很多樂器中還被提供有THRU。THRU是一個實際上具有能夠輸出從IN輸入的MIDI信號的功能的端。
當(dāng)利用MIDI專用電纜(此后稱之為MIDI電纜)將一個MIDI樂器(主機(jī))110的OUT、連接到一個MIDI樂器(付機(jī))111的IN并演奏MIDI樂器110的鍵盤時MIDI樂器111一起被演奏。成為主機(jī)的那個設(shè)備是一個諸如電子樂器和具有鍵盤的定序器，它是產(chǎn)生MIDI數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備被稱之為MIDI控制器。作為付機(jī)，可以連接有只有聲源沒有鍵盤的聲源模塊，效應(yīng)器(effctor)和其它所有的MIDI樂器。
如圖30所示，可用級聯(lián)方式將一個MIDI樂器112的OUT連接到另一個MIDI樂器113的IN，并將113的THRU連接到另一個MIDI樂器114的IN，進(jìn)一步以級連方式將114的THRU連接到另一個MIDI樂器115的IN，借此以同時演奏多個MIDI樂器。但由于MIDI信號每次通過THRU質(zhì)量都要變壞，所以如圖30所示，利用THRU進(jìn)行級連通常被限制為三到四個裝置。
因此，為了使多個MIDI樂器彼此相互連接，使用了圖31所示的方法，即將MIDI樂器116的OUT輸入給接線(para)箱(稱為THRU箱)117，并將THRU箱117的輸出連接到多個MIDI樂器118-121的IN。但是當(dāng)連接大量的MIDI樂器時，就會出現(xiàn)如下的問題，即，使MIDI電纜都集中到所述THRU箱上等等。
在一般的MIDI通信中，執(zhí)行一種開環(huán)傳送從而導(dǎo)致并不涉及發(fā)送(主機(jī))一側(cè)，并且不管接收(付機(jī))側(cè)是否正確地進(jìn)行了接收。但是如下面所述當(dāng)在傳送取樣數(shù)據(jù)過程中MIDI信號之間具有大量數(shù)據(jù)時，所述數(shù)據(jù)會被分隔從而執(zhí)行信息包傳送。此時，就要提供一種功能以進(jìn)行錯誤檢查從而確認(rèn)是否進(jìn)行了正確的數(shù)據(jù)傳送。并且在數(shù)據(jù)沒有被正確傳送的情況下要求重新傳送。這被稱之為通過信號交換的傳輸。當(dāng)進(jìn)行信號交換時，需要如圖32所示地利用MIDI電纜將MIDI主機(jī)122的IN連接到MIDI付機(jī)123的OUT。
所述MIDI樂器被提供有IN和OUT端，但執(zhí)行的是單向通信，在這種通信中，執(zhí)行的是主機(jī)和付機(jī)被固定的固定點并不執(zhí)行與雙向通信相應(yīng)的通信。因此就存在有下述問題，即，當(dāng)一旦演奏已被設(shè)定給付機(jī)的一個MIDI樂器的鍵盤時，作為主機(jī)的MIDI樂器就不會發(fā)聲。另外，在圖30所示的級連系統(tǒng)中和在圖31所示使用THRU箱的系統(tǒng)中，預(yù)先要確定用作主機(jī)的設(shè)備，并且要確定與演奏相關(guān)的MIDI樂器的連接順序。其結(jié)果是當(dāng)所述樂器被移動時重新設(shè)置就非常不便，由此會引起如下問題，即一旦該樂器的結(jié)構(gòu)被設(shè)定，改動起來就很困難，等等。
在多個MIDI樂器之間傳送的消息被稱之為MIDI消息，該MIDI消息是以一個或多個字節(jié)的字節(jié)串來表示的。如圖33所示。MIDI消息的字節(jié)串被分成狀態(tài)字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)。狀態(tài)字節(jié)表示MIDI消息的類型。且MSB位7是“1”。該狀態(tài)字節(jié)通常伴有規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字節(jié)。但是，某些消息沒有數(shù)據(jù)字節(jié)伴隨。數(shù)據(jù)字節(jié)的MSB位7是“0”。
如圖34所示，MIDI消息被分成兩類信道消息和系統(tǒng)消息。信道消息執(zhí)行與控制單個樂器相關(guān)的信息，系統(tǒng)消息是用于控制整個MIDI系統(tǒng)的控制信息、同步信息等。由于涉及到在樂器之間進(jìn)行連接的控制命令等不被分配給MIDI消息，所以系統(tǒng)的設(shè)置，結(jié)構(gòu)的變換等都不能通過MIDI標(biāo)準(zhǔn)加以執(zhí)行。
所述系統(tǒng)消息被分成系統(tǒng)互斥(exclusive)信息、系統(tǒng)公用消息和系統(tǒng)實時消息三類。信道消息包括信道聲音消息(此后稱之為聲音消息)和信道模式消息(此后稱之為模式消息)。
在MIDI消息中，除了系統(tǒng)互斥信息以外數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)目變成了兩個字節(jié)或更少，即包括狀態(tài)字節(jié)在內(nèi)有三個字節(jié)或更少。在圖34中，以十六進(jìn)制數(shù)表示狀態(tài)字節(jié)的小號字母n用于指定MIDI信道。
用于指定MIDI信道的方法示于圖35。當(dāng)如圖30或31所示利用MIDI電纜將多個MIDI樂器連接到MIDI控制器上時，可以通過指定該MIDI信道獨立地演奏單個的MIDI樂器。該MIDI信道具有四個位并能最多指定16個信道。
圖36示出了一個使用MIDI信道的方法的例子，有三組MIDI樂器125、126和127被連接到MIDI控制器124上。MIDI樂器125建立薩克管的音調(diào)，MIDI樂器126建立鋼琴的音調(diào)和MIDI樂器127建立電子低音部分的音調(diào)。另外，當(dāng)從MIDI控制器124傳送出與各部分相關(guān)的演奏數(shù)據(jù)時，各個樂器都相對于每一部分產(chǎn)生聲音。
如所述，可以利用MIDI標(biāo)準(zhǔn)在接收側(cè)(付機(jī))的多個MIDI樂器中指定特定的MIDI樂器并利用MIDI信道傳送消息。但是，由于在狀態(tài)字節(jié)較低位置處的4位被用于指定MIDI信道，所以把MIDI信道的數(shù)量增加到16或更多是困難的。
如圖33所示，以MIDI標(biāo)準(zhǔn)的31.25kbps(±1％)的傳輸速度利用異步串行傳輸來執(zhí)行該操作。傳輸順序為開始位，位0....位7和停止位(總共10位)開始位為邏輯“0”，停止位為邏輯“1”。傳送一個字節(jié)需要10×(1/31.25KHz)＝320μs。由于在MIDI系統(tǒng)中產(chǎn)生一個聲音的音符(note-on)消息需要三個字節(jié)。所以利用MIDI產(chǎn)生一個聲音大約需要320μs×3＝大約1ms的時間。
被提供有取樣功能的MIDI樂器被稱之為取樣器。取樣的意思是指用戶以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式產(chǎn)生樂器的生活音調(diào)并將這些數(shù)據(jù)記錄在存貯器或類似物之上。另外，再現(xiàn)時，在自由定時(free timing)處將這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從存貯器中取出以產(chǎn)生一個聲音。作為多個通用系統(tǒng)互斥信息中一個的取樣轉(zhuǎn)儲被用于傳送從取樣器取出的取樣數(shù)據(jù)。利用該通用系統(tǒng)互斥信息，可以在由不同制造者所制造的多個MIDI樂器之間傳送/接收數(shù)據(jù)，取樣轉(zhuǎn)儲是用于傳送取樣器取樣數(shù)據(jù)的公共格式。
圖37示出了三種MIDI消息，即取樣轉(zhuǎn)儲請求、轉(zhuǎn)儲(dump)首標(biāo)和數(shù)據(jù)信息包的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)利用MIDI樂器輸出(1)中的轉(zhuǎn)儲請求時；傳送在(2)中的轉(zhuǎn)儲首標(biāo)，而后傳送在(3)中的信息包數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)信息包有127個字節(jié)的固定長度，其數(shù)據(jù)最大長度為120個字節(jié)。
就是說所取樣的波形數(shù)據(jù)包括串行的10k個字節(jié)并需要傳送大量的數(shù)據(jù)包。當(dāng)一次傳送這樣大量的數(shù)據(jù)時，需要很多的時間對MIDI的傳送和接收進(jìn)行處理，因此就不可能同時傳送諸如信道消息的演奏消息。因此，在MIDI輸入/輸出功能中通常都提供有為接收非系統(tǒng)互斥信息用于關(guān)斷的一個開關(guān)。
如上所述，在傳統(tǒng)的數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)中存在有下面(1)和(2)中指出的問題(1)為了執(zhí)行雙向傳送需要兩條傳送線，并且在裝置一側(cè)需要輸入和輸出兩個端點。
(2)在成為系統(tǒng)中心的裝置中增加了傳送線并集中了多個輸入和輸出端點。當(dāng)需要對其它的接口進(jìn)行控制時，增加了用于由多個設(shè)備輸出和用于輸入到多個設(shè)備的端點的數(shù)量。
另外，在根據(jù)傳統(tǒng)的MIDI標(biāo)準(zhǔn)傳送一個消息時存在如下(3)至(7)指出的問題
(3)盡管在MIDI樂器中提供有IN和OUT端點，但是僅規(guī)定了單向通信，由此而不適用于雙向通信。
(4)成為系統(tǒng)主機(jī)的MIDI樂器是固定的，由此而不能使其構(gòu)成一個靈活的MIDI系統(tǒng)。
(5)當(dāng)連接多個樂器時，電纜被集中到THRU箱上。
(6)傳送速度很慢，由此難于傳送大量數(shù)據(jù)。
(7)沒有準(zhǔn)備系統(tǒng)的連接信息和用于連接的控制命令。
另外，還希望在由使用先前所描述的諸如CD放音機(jī)的數(shù)字音頻接口的數(shù)字音頻設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字音頻信號的基礎(chǔ)上，執(zhí)行電子樂器演奏信息的多路合成。或希望利用一個MD錄音機(jī)記錄/再現(xiàn)聲音并在將其數(shù)字化記錄的基礎(chǔ)上，執(zhí)行電子樂器演奏信息的多路合成。但是電子MIDI標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字音頻接口的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)傳送速度彼此是不相同的，所以，把電子樂器和數(shù)字音頻設(shè)備數(shù)字地連接起來是很困難的。
本發(fā)明是根據(jù)這種實際情況加以完成的，本發(fā)明的目的是要提供一種數(shù)據(jù)通信方法，該方法和使用單向接口的傳統(tǒng)系統(tǒng)相比較，減少了輸入/輸出端點的數(shù)量特別是信號所需的電纜和終端的數(shù)量以及對成為系統(tǒng)中心的裝置的控制量也減少了。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種數(shù)據(jù)通信方法，它能夠改善電子樂器的功能。
為了實現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)通信方法的特征在于，將用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的格式轉(zhuǎn)換成用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的同步傳送格式或異步傳送格式。
在本發(fā)明中，所述的數(shù)字信號是例如數(shù)字音頻信號或音樂/樂器信號。
在本發(fā)明中，當(dāng)用于單向傳送音樂/樂器信號的接口格式被轉(zhuǎn)換成雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的異步傳送格式時，即可以利用專用于音樂/樂器信號的格式進(jìn)行傳送，又可以利用用于音頻/視頻設(shè)備的傳送格式進(jìn)行傳送。
另外，由用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接口或由連接到提供該接口的一個裝置上的另一個接口所傳送的控制信號可以被轉(zhuǎn)換成用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的異步傳送格式并與同步傳送格式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)一起傳送。
另外，最好將屬于同步傳送格式的一個信息包的首標(biāo)作成為多種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(諸如線性數(shù)字音頻，非線性數(shù)字音頻和音樂/樂器信號)所共有，另外在該首標(biāo)內(nèi)可以提供用于識別與同步傳送周期同步傳送的模式的識別碼和在多種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)基礎(chǔ)上異步傳輸?shù)哪Ｊ?。另外，還可以把用于識別數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)種類的識別碼加到同步傳送格式的數(shù)據(jù)上。
另外，可以對用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的同步信號進(jìn)行位壓縮，并將該同步信號加到用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的同步傳送的首標(biāo)上。
另外，最好使用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的該接口的同步傳送格式的數(shù)據(jù)塊大小能彼此共用與用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的所述接口的取樣頻率無關(guān)。
在本發(fā)明中，在傳送側(cè)提供有所有連接到雙向數(shù)字接口上的電子樂器。
本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點將結(jié)合實施例參考附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1簡要示出應(yīng)用本發(fā)明的一個雙向數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的第一實施例；圖2簡要示出圖1所示轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)；圖3簡要示出圖1所示系統(tǒng)中同步和異步數(shù)據(jù)傳送結(jié)構(gòu)的例子；圖4示出IEEE-1394的一個同步信息包的格式；圖5示出在IEEE-1394同步數(shù)據(jù)傳送模式下CIP首標(biāo)的一般規(guī)定；圖6示出數(shù)字音頻、音樂/樂器信號等的格式指定的例子；圖7示出本發(fā)明中一個CIP首標(biāo)的例子；圖8示出本發(fā)明中一個SYT的例子；圖9示出本發(fā)明中一個數(shù)據(jù)格式指定的例子；圖10示出本發(fā)明中當(dāng)數(shù)字音頻接口的取樣頻率為44.1KHz時一個轉(zhuǎn)換的例子；圖11示出本發(fā)明中當(dāng)數(shù)字音頻接口的取樣頻率為48KHz時一個轉(zhuǎn)換的例子；圖12示出本發(fā)明中當(dāng)數(shù)字音頻接口的取樣頻率為32KHz時一個轉(zhuǎn)換的例子；圖13示出本發(fā)明中一個同步信息包的例子；圖14示出應(yīng)用本發(fā)明的一個雙向數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的第二實施例；圖15示出圖14中所示一個轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)；圖16示出在IEEE-1394異步數(shù)據(jù)傳送模式下數(shù)據(jù)塊包的寫請求；圖17示出在IEEE-1394異步數(shù)據(jù)傳送模式下數(shù)據(jù)4字節(jié)(quadlet)信息包的寫請求；
圖18示出在IEEE-1394串行總線的異步數(shù)據(jù)傳送模式下一個FCP幀的結(jié)構(gòu)；圖19示出用于當(dāng)CTS＝00002時傳送FCP幀內(nèi)MIDI消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子；圖20示出FCP幀的另一個例子；圖21示出涉及CIIP首標(biāo)的EMT＝0001002的音樂/樂器的一個格式的DATAF的位分配的例子；圖22是用于執(zhí)行同步數(shù)據(jù)傳送MIDI樂器的方框圖；圖23示出用于在IEEE-1394串行總線的同步傳送模式中傳送系統(tǒng)互斥信息的方法；圖24是應(yīng)用本發(fā)明的雙向數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的又一個實施例方框圖；圖25示出使用數(shù)字音頻接口傳送數(shù)字音頻信號的例子；圖26示出數(shù)字音頻接口一個子幀的結(jié)構(gòu)；圖27示出數(shù)字音頻接口多個子幀、多個幀以及多個塊的結(jié)構(gòu)；圖28示出一個系統(tǒng)的例子，在該系統(tǒng)中多個音頻設(shè)備和視頻設(shè)備被集中連接到一個數(shù)字放大器上；圖29示出根據(jù)MIDI標(biāo)準(zhǔn)電子樂器的連接例子；圖30示出一個以級聯(lián)形式連接的多個MIDI樂器的例子；圖31示出通過THRU箱以樹形連接的多個MIDI樂器的例子；圖32示出在MIDI樂器中的信號交換傳送；圖33示出MIDI消息的格式；圖34示出MIDI消息的類型；圖35示出指定MIDI信道的方法；圖36示出使用MIDI信道的方法的例子；和圖37示出3個MIDI消息，取樣轉(zhuǎn)儲請求、轉(zhuǎn)儲首標(biāo)和數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)格式。
下面參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。在下面的兩個實施例中，本發(fā)明被應(yīng)用于IEEE-1394高性能串行總線(此后稱之為IEEE-1394串行總線)。
第一實施例如圖1所示，應(yīng)用了本發(fā)明的雙向數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)被提供有CD播放機(jī)(player)1，DAT錄音機(jī)2、MD錄音機(jī)3和作為數(shù)字音頻設(shè)備的CD播放機(jī)4。這些數(shù)字音頻設(shè)備中的每一個都被提供有一個數(shù)字音頻接口。另外，借助于信號線和數(shù)字音頻接口的控制總線，CD播放機(jī)1和DAT錄音機(jī)2被連接到IEC958/IEEE1394轉(zhuǎn)換器(此后稱之為轉(zhuǎn)換器)6上。并且借助于信號線和數(shù)字音頻接口的控制總線，MD錄音機(jī)3和CD播放機(jī)4被連接到轉(zhuǎn)換器7上。進(jìn)而借助于IEEE-1394串行總線的電纜將轉(zhuǎn)換器6、轉(zhuǎn)換器7和DVCR(數(shù)字盒式磁帶錄像機(jī))5彼此連結(jié)起來。DVCR5被提供有用于IEEE-1394串行總線的數(shù)字接口。并能夠不通過轉(zhuǎn)換器而傳送/接收數(shù)字音頻/視頻信號。
此外，在使用IEEE-1394串行總線的系統(tǒng)中，可以采用樹形布局(topology)而不是如圖1所示的級聯(lián)總線形布局。
轉(zhuǎn)換器6和轉(zhuǎn)換器7具有使數(shù)字音頻接口協(xié)議和IEEE-1394協(xié)議彼此轉(zhuǎn)換的功能。這種情況下，以IEEE-1394同步模式傳送與數(shù)字音頻接口相符的數(shù)字音頻信號。同步模式意味著與由成為數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)內(nèi)周期主機(jī)的一個裝置所產(chǎn)生的8KHz(125μs)的同步周期來同步地傳送數(shù)據(jù)，并用于傳送諸如動態(tài)圖象信號、數(shù)字音頻信號和音樂/樂器信號等的實時信號數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換器6和轉(zhuǎn)換器7還被提供有使控制總線協(xié)議和IEEE-1394協(xié)議相互轉(zhuǎn)換的功能。在這種情況下，以IEEE-1394異步模式傳送控制總線的控制命令。異步模式在非實時模式和讀取數(shù)據(jù)過程中被用于在諸如硬盤機(jī)單元的存貯設(shè)備中記錄數(shù)據(jù)并用于傳送該裝置的控制信號。
圖2示出了轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換器20被提供有一個用于IEEE-1394串行總線的物理層塊(PHY)、一個鏈接層塊(LINC)22、CPU23和數(shù)字音頻I/O24。
物理層塊21執(zhí)行諸如IEEE-1394串行總線的仲裁；通信數(shù)據(jù)的編碼/譯碼以及偏壓提供等的物理層控制。另外，鏈接層塊22被提供有異步數(shù)據(jù)處理部分25和同步數(shù)據(jù)處理部分26并執(zhí)行諸如信息包的產(chǎn)生/檢測、首標(biāo)CRC和數(shù)據(jù)CRC的產(chǎn)生/檢測的鏈接層控制。另外，CPU執(zhí)行應(yīng)用層的控制。數(shù)字音頻I/O24執(zhí)行數(shù)字音頻信號和鏈接層塊的同步數(shù)據(jù)處理部分26之間的通信和CPU23控制信號之間的通信。另外，數(shù)字音頻I/O24還執(zhí)行對這些信號的緩沖。
在如前所述的圖1所示的系統(tǒng)中。在CD播放機(jī)內(nèi)重新產(chǎn)生的數(shù)字音頻信號被形成為與數(shù)字音頻接口相符的信號并傳送給轉(zhuǎn)換器6。在轉(zhuǎn)換器6中，從數(shù)字音頻I/O24輸入的數(shù)字音頻信號被傳送給鏈接層塊22的同步數(shù)據(jù)處理部分26，并在這里產(chǎn)生IEEE-1394的同步數(shù)據(jù)塊信息包(此后稱之為同步信息包(isopacket))然后將該同步信息包從物理層塊21傳送到IEEE-1394串行總線。在轉(zhuǎn)換器7中，由物理層塊21輸入的同步信息包通過同步數(shù)據(jù)處理部分26傳送給數(shù)字音頻I/O24。并在這里返還成與數(shù)字音頻接口相符的信號并傳送給MD錄音機(jī)3，在該處將數(shù)字音頻信號記錄下來。
類似地，也可以將在CD播放機(jī)4中重新產(chǎn)生的數(shù)字音頻信號數(shù)字地記錄在DAT錄音機(jī)2中。進(jìn)而可以將該信號數(shù)字地記錄在DVCR5的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的記錄區(qū)域內(nèi)。
另外，當(dāng)在圖1所示的系統(tǒng)內(nèi)傳送一個控制命令時，由CD播放機(jī)1輸出的控制命令通過控制總線傳送給轉(zhuǎn)換器6。在轉(zhuǎn)換器6中，從數(shù)字音頻I/O24輸入的控制命令被從CPU23傳送給鏈接層塊22的異步數(shù)據(jù)處理部分25，并在這里產(chǎn)生IEEE-1394的異步數(shù)據(jù)塊信息包(此后稱之為異步信息包)，該異步信息包從物理層塊21傳送給IEEE-1394串行總線。在轉(zhuǎn)換器7中，由物理層塊21輸入的異步信息包通過異步數(shù)據(jù)處理部分25和CPU23傳送給數(shù)字音頻I/O24。然后，它返回到控制總線上的命令并傳送給MD錄音機(jī)3，借此以控制該錄音機(jī)的工作。
圖3示出了從CD播放機(jī)1向MD錄音機(jī)3傳送數(shù)字音頻信號和控制命令以及從DAT錄音機(jī)2向DVCR5傳送數(shù)字音頻信號和控制命令時的定時。
信號流A是一個從CD播放機(jī)向MD錄音機(jī)3傳送的數(shù)字音頻信號，信號流B是一個從DAT錄音機(jī)2向DVCR5傳送的數(shù)字音頻信號。這些信號流A和B通過數(shù)字音頻接口輸入給轉(zhuǎn)換器6。
另外，命令A(yù)的11A和11B示出了由CD播放機(jī)1和MD錄音機(jī)3相互交換的一個控制命令的例子。另外，命令B的12A和12B示出了由DAT錄音機(jī)2和DVCR5相互交換的一個控制命令的例子。這些命令中的任一個已經(jīng)利用數(shù)字音頻接口被輸入給轉(zhuǎn)換器6。
在轉(zhuǎn)換器6中被轉(zhuǎn)換成同步信息包(isopackets)以后，信號流A和B以125μs的同步周期在IEEE-1394串行總線上傳輸。在這種情況下的數(shù)據(jù)傳送速度被設(shè)定為100Mbsp，200Mbps或400Mbps中的任一個。在圖3中，信號流A被轉(zhuǎn)換成同步信息包13A到13F，信號流B被轉(zhuǎn)換成同步信息包14A到14F。
另外，命令11A和11B被轉(zhuǎn)換成異步信息包15A和15B，并且命令12A和12B被轉(zhuǎn)換成異步信息包16A和16B。
這些同步信息包和異步信息包在IEEE-1394串行總線上被時分多路傳輸和傳送。此時使用不同的信道來傳送同步信息包13A到13F和14A到14F。處于IEEE-1394上的設(shè)備查看(后面詳述)寫入同步信息包首標(biāo)上的信道號并提取所需的同步信息包，另外，異步信息包15A和15B以及異步信息包16A和16B具有源端設(shè)備地址和終端(destination)設(shè)備地址。此外，由于在IEEE-1394的規(guī)定中已經(jīng)詳細(xì)地公開了在這種IIIEE-1394串行總線上的數(shù)據(jù)傳送控制，所以這里不再描述。
在IEEE-1394串行總線上傳送的同步信息包和異步信息包被傳輸給轉(zhuǎn)換器7。同步信息包13A到13F被還原成原始信號流A，并通過數(shù)字音頻接口傳送給MD錄音機(jī)3。異步信息包15A和15B也被還原成原始命令11A和11B并通過控制總線傳送給MD錄音機(jī)。
另一方面，同步信息包14A到14F在通過IEEE-1394時被傳送給DVCR5，并在其中被提取。類似的，異步信息包16A和16B在通過IEEE-1394串行總線時被傳送給DVCR5并在其中被提取。
下面詳細(xì)描述將與數(shù)字音頻接口相符的數(shù)字音頻信號放置到IEEE-1394的同步信息包上的方法。
圖4示出了IEEE-1394的一個同步信息包。IEEE-1394的一個數(shù)據(jù)塊信息包被表示為一個具有32位的單元(此后稱之為4字節(jié)單元)。置于第一4字節(jié)單元中的信道表示異步信道號?？梢杂?位64個信道來表示同步信道。當(dāng)在目標(biāo)(tag)段中的兩位是012時，在該數(shù)據(jù)段的開頭位置插入這兩個四字節(jié)單元的公共同步信息包首標(biāo)。為了對數(shù)字視頻設(shè)備數(shù)字音頻設(shè)備等的數(shù)字音頻視頻信號的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。目標(biāo)值被設(shè)定為012。本實施例的結(jié)構(gòu)涉及目標(biāo)＝012的情況。另外，當(dāng)目標(biāo)＝002時，不需要插入CIP首標(biāo)。
圖5示出了將目標(biāo)值設(shè)定為012時的CIP首標(biāo)。在CIP首標(biāo)的第一個四字節(jié)單元中，位的分配根據(jù)所述格式保持不變。源結(jié)點ID(此后稱為SID)表示輸出同步信息包的一個設(shè)備的IEEE-1394串行總線的結(jié)點ID。數(shù)據(jù)塊規(guī)模(此后將為DBS)是一個表示具有4字節(jié)單元的該數(shù)據(jù)塊的長度的量。小數(shù)(此后稱之為FN)是一個表示在該處源信息包被分的數(shù)據(jù)塊的量。當(dāng)FN表示除002以外的值時，使用4字節(jié)單元填充計數(shù)(此后稱為QPC)當(dāng)一個源信息包具有原始源首標(biāo)時，該源信息包首標(biāo)(此后稱之這SPH)被設(shè)置為12。數(shù)據(jù)塊計數(shù)器是一個連續(xù)的8位計數(shù)器(此后稱之DBC)并用于檢測源信息包的傳送。在CIP首標(biāo)第二個4字節(jié)單元中的格式ID段(此后稱為FMT)用于識別由IEEE-1394串行總線傳送的格式。格式從(dependent)字段(此后稱之為FDF)的規(guī)格由FMT確定。
圖6示出了FMT的一個配置例。如圖6所示，分別在FMT＝0000002和0000012處指定DVCR信號傳送和MPEG信號傳送的格式。另外，對于非壓縮數(shù)據(jù)音頻(此后稱之為線性音頻)其傳送格式被指定為FMT＝0000102。對于位壓縮數(shù)字音頻(此后稱之為非線性音頻)其傳送格式指定為0000112，對于音樂/樂器，則傳送格式指定為0001002。當(dāng)FMT＝1111102時，認(rèn)可的生產(chǎn)者最初的規(guī)格在規(guī)定的CIP首標(biāo)的范圍以內(nèi)。另外，當(dāng)FMT＝1111112時，有關(guān)DBS、FN、QPC、SPH和DBC各段的描述省略。
圖7示出了線性音頻，非線性音頻和音樂/樂器共用的一個CIP首標(biāo)。通過把圖5所示的FDF分成數(shù)據(jù)格式段(此后稱之為DATAF)和同步時間(此后稱之為SYT)來形成該首標(biāo)的格式。通過利用FMT和音樂/樂器進(jìn)行分配的數(shù)字音頻的數(shù)據(jù)傳送格式變得彼此共用，使在IEEE-1394串行總線上的公共傳輸變得較容易。
圖8示出一SYT的結(jié)構(gòu)。當(dāng)給定一個時間標(biāo)記值時，SYT的16位被分成周期計數(shù)的4位和周期偏移的12位。在該周期計數(shù)中，使用了在IEEE-1394串行總線上一個周期主機(jī)提供的周期時間寄存器內(nèi)周期計數(shù)的13位中的低位置內(nèi)的四位值。關(guān)于周期偏移的12位，如圖所示使用周期時間寄存器的周期偏移的12位的值。
圖9示出了線性音頻DATAF的配置例。在圖9中，異步模式是一種使用SYT時間標(biāo)記的傳送模式而不是在同步模式下與125μs周期相同步的一種傳送模式。這種模式用來將不與諸如使用者的CD播放機(jī)內(nèi)的外部時鐘相互同步的一個設(shè)備的數(shù)字音頻接口信號轉(zhuǎn)換成IEEE-1394格式。
同步模式是一種與125μs同步周期同步傳送的模式，并用于能夠與商業(yè)目的的CD播放機(jī)和錄音機(jī)的外部時鐘同步的設(shè)備。
當(dāng)一個不具有數(shù)字音頻接口I/O端的設(shè)備不使用IEEE-1394串行總線格式傳送數(shù)字音頻信號時，使用Raw音頻規(guī)格。
在本實施例的構(gòu)成中，數(shù)字音頻接口的信號流被分成塊單元以獲得源信息包，并利用附加給它的一個首標(biāo)加以傳送。在所述數(shù)字音頻接口中，規(guī)定了三種取樣頻率(此后稱之為FS)即48KHz、44.1KHz和32KHz。由于該數(shù)字音頻接口的一個塊由192幀組成，所以在各FS中一個塊的長度如下FS48KHz...192÷48KHz＝4msFS44.1KHz ...192÷44.1KHz＝4.35374msFS32KHz...192÷32KHz＝6ms因此，在一個塊中包括的每一個FS的同步信息包的數(shù)量最大如下FS48KHz...4ms÷125μs＝32FS44.1KHz ...4.35374ms÷125μs＝35近似FS32KHz...6ms÷125μs＝48在本發(fā)明的構(gòu)成中，不考慮FS的值，在一個塊內(nèi)包括數(shù)據(jù)在內(nèi)的同步信息包的數(shù)量被設(shè)置為24。另外，就其它同步信息包而言，僅傳送其首標(biāo)不具有源信息包的信息包(此后稱之為假(dummy)信息包)。
由于在一個塊中數(shù)據(jù)的位數(shù)為64位×192＝12,288位，所以在一個有效信息包中數(shù)據(jù)的位數(shù)＝12,288位÷24＝512位。當(dāng)這個數(shù)值被轉(zhuǎn)換成4字節(jié)單元時，可以獲得16個4節(jié)單元并獲得DBC＝16＝000100002。16個4字節(jié)單元對應(yīng)于16個子幀部分、即數(shù)字音頻接口的8個幀部分。
圖10示出了利用這8個幀作為一個單元傳送同步信息包的例子。當(dāng)就每個FS來計算將8幀數(shù)據(jù)存貯在轉(zhuǎn)換器內(nèi)的緩沖器中所需的時間時，可獲得如下結(jié)果FS48KHz... 8÷48KHz＝166.7μsFS44.1KHz ... 8÷44.1KHz＝181.4μsFS32KHz... 8÷32KHz＝250μs如圖10所示，在FS＝44.1KHz的情況下，在傳送一個塊期間近似有35-24＝11個假(dummy)信息包，并且總是在傳送兩個有效的信息包以后傳送一個假信息包。
另外，當(dāng)FS是48KHz時，如圖11所示在傳送一個塊時有32-24＝8個假信息包，并且在大約傳送三個有效信息包以后傳送一個假信息包。
類似地，當(dāng)FS是32KHz時，如圖12所示當(dāng)傳送一個塊時有48-24＝24個假信息包被傳送，并且總是輪流傳送有效信息包和假信息包。
圖13示出了一個同步信息包的格式的例子。如圖13所示，數(shù)字音頻接口的子幀32位的內(nèi)容被傳輸?shù)酵叫畔?。但是同步和段首?biāo)記(preamble)的4位部分被轉(zhuǎn)換成B LSB11**MSBM LSB01**MSBW LSB00**MSB這里，002一般被插入到**中，它可以被增加直到20位的音頻數(shù)據(jù)、4位的輔助數(shù)據(jù)和**，借此以將它們作為26位的音頻數(shù)據(jù)加以使用。
如圖13和圖10所示，在該實施例的構(gòu)成中。在數(shù)字音頻接口的信號傳送過程中，利用8幀作為一個單元來傳送一個同步信息包的數(shù)據(jù)部分。如圖27所示，該數(shù)據(jù)部分的第一個4字節(jié)單元是B或M，并且該數(shù)據(jù)部分絕不會從W開始。另外，B被置位于該數(shù)據(jù)部分第一4字節(jié)單元處并且絕不會被置于該數(shù)據(jù)部分的中間。雖然該音頻數(shù)據(jù)首先從LSB開始傳送，但是它也可以被安置成首先從MSB開始傳送。
第二實施例下面結(jié)合圖14來描述應(yīng)用了本發(fā)明的一個雙向數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的第二實施例。在這個數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中提供了如下裝置MIDI樂器31到34，CD播放機(jī)35、MD錄音機(jī)36、MIDI/IEEE-1394轉(zhuǎn)換器(此后簡稱為轉(zhuǎn)換器)37到40、個人計算機(jī)41和硬盤單元42。
利用MIDI電纜將MIDI樂器31到34的OUT分別連接到轉(zhuǎn)換器37到40的IN、并利用MIDI電纜將MIDI樂器31到34的IN分別連接到轉(zhuǎn)換器37到40的OUT。
另外，利用IEEE-1394串行總線將轉(zhuǎn)換器37-40、CD播放機(jī)35、MD錄音機(jī)36、個人計算機(jī)41和硬盤單元42彼此相互共同連接起來。換言之，在IEEE-1394串行總線上這些設(shè)備具有節(jié)點ID。
轉(zhuǎn)換器37到40在MIDI信號和IEEE-1394串行總線協(xié)議之間執(zhí)行相互轉(zhuǎn)換，例如，從MIDI樂器31輸入給轉(zhuǎn)換器37的MIDI信號在轉(zhuǎn)換器37中被轉(zhuǎn)換成IEEE-1394的同步信息包或異步信息包并被傳送給IEEE-1394串行總線。相反，從另外一個MIDI樂器通過另外一個轉(zhuǎn)換器已經(jīng)輸出給IEEE-1394串行總線并由轉(zhuǎn)換器37接收的一個信息包在此處被轉(zhuǎn)換成MIDI信號并從其OUT傳送給該樂器31的IN。
CD播放機(jī)35和MD錄音機(jī)36被提供有數(shù)字音頻接口和IEC958/IEEE-1394轉(zhuǎn)換器，如圖2所示，并且可以在內(nèi)部協(xié)議之間相互轉(zhuǎn)換。因此，可以根據(jù)IEEE-1394串行總線直接傳送/接收同步信息包和異步信息包。此外，與圖1相類似，IEC958/IEEE-1394轉(zhuǎn)換器可以安裝在CD播放機(jī)35和MD錄音機(jī)36的外側(cè)。
個人計算機(jī)41和硬盤單元42被提供有用于IEEE-1394串行總線的數(shù)字接口(圖2所示的物理層塊和鏈接層塊)并能夠根據(jù)IEEE-1394串行總線直接傳送/接收同步信息包和異步信息包。
根據(jù)上述的雙向通信系統(tǒng)，利用轉(zhuǎn)換器37將由MIDI樂器31輸出的MIDI樂器32到34的性能信息轉(zhuǎn)換成IEEE-1394串行總線協(xié)議并將其傳送給IEEE-1394串行總線。然后，在轉(zhuǎn)換器38到40中，這些性能信息被翻轉(zhuǎn)為MIDI樂器32到34的性能信息，然后輸出給各樂器32到34的IN。利用這些，可以在相同時間演奏MIDI樂器31到34。
另外，可以把MIDI樂器的性能信息和控制信息等記錄在硬盤單元42上或從其中再現(xiàn)這些信息。此外可以在個人計算機(jī)的屏幕上執(zhí)行一屏幕顯示。
另外，可以把由MIDI樂器輸出的性能信息和CD播放機(jī)再現(xiàn)的數(shù)字音頻信息合成起來并將其記錄在MD錄音機(jī)36或硬盤單元42中。
在圖14中，轉(zhuǎn)換器37到40具有IEEE-1394串行總線上的ID，它可以判斷是哪一個MIDI樂器正在使用與異步信息包的源ID相關(guān)的ID號傳送MIDI消息(后面結(jié)合圖16和17描述)，即，在圖14所示的結(jié)構(gòu)中，任一MIDI樂器都可以作為主機(jī)而工作，并且它不需要如圖30或31所示的固定連接，但可以從任一鍵盤來演奏其它的MIDI樂器。
圖15示出了在MIDI標(biāo)準(zhǔn)和IEEE-1394串行總線格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的一個轉(zhuǎn)換器的例子。該轉(zhuǎn)換器大致上由MIDI消息的傳送-接收部分、用于IEEE-1394串行總線的數(shù)字接口以及CPU54組成。
MIDI消息傳送/接收部分包括用于緩沖將要輸出給MIDI OUT端的MIDI消息的緩沖器51、用于緩沖從MIDI IN端輸入的MIDI消息的緩沖器52和通用異步接收機(jī)/傳送機(jī)(UART)53。
連接到IEEE-1394串行總線上的數(shù)字接口由鏈接層塊55和物理層塊56組成。這些塊的結(jié)構(gòu)與圖2所示相應(yīng)塊的結(jié)構(gòu)類似。
從CPU54輸出的MIDI消息在UART53中被轉(zhuǎn)換成異步串行數(shù)據(jù)并通過緩沖器51從MIDI OUT輸出給MIDI電纜。另外，從MIDI IN輸入的MIDI消息通過緩沖器52在UART53中被轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)并輸入給CPU54。
當(dāng)MIDI消息加載到該異步信息包上被傳送時，從CPU54輸出的MIDI消息被傳送給異步數(shù)據(jù)處理部分57，并從其通過物理層塊56傳送給IEEE-1394串行總線。而后，當(dāng)該MIDI消息加載到一個同步信息包上傳送時，由CPU54輸出的MIDI消息被被傳送給同步數(shù)據(jù)處理部分58，并從其通過物理層塊56傳送給IEEE-1394串行總線。
下面將要描述把與MIDI標(biāo)準(zhǔn)相符的音樂/樂器信號加載到IEEE-1394串行總線的異步信息包上的方法。
這里，使用IEEE-1394的功能控制協(xié)議(此后稱之為FCP)來傳送音樂/樂器信號。FCP是一個用于控制連接到IEEE-1394串行總線上的設(shè)備，和傳送控制命令以及異步信息包的響應(yīng)的協(xié)議。
圖16示出了在IEEE-1394的異步數(shù)據(jù)傳送模式下與數(shù)據(jù)塊信息包相關(guān)的寫入請求。圖17示出了與數(shù)據(jù)4字節(jié)單元信息包相關(guān)的寫入請求。這兩個信息包的有效負(fù)載被稱之為FCP幀。當(dāng)該FCP幀的長度是4個字節(jié)(＝1個quadlet)時，使用“與數(shù)據(jù)4字節(jié)單元相關(guān)的寫入請求”。源ID和終端ID是異步信息包源端和終端地址。
圖18示出了在IEEE-1394串行總線的異步數(shù)據(jù)傳送模式下的FCP幀的結(jié)構(gòu)。置于該FCP幀首部處的4位形成了一個命令業(yè)務(wù)組(此后稱之為CTS)且CTS＝00002被分配用于控制音頻/視頻設(shè)備(此后稱之為AV設(shè)備)。該CTS之后跟隨有4位的命令類型/響應(yīng)碼(稱后稱之為CT/RC)、8位的首標(biāo)地址(此后稱之為HA)、8位的OPC、8位的OPR1、8位的OPR2等。
圖19示出了當(dāng)CTS＝00002時用于傳送該FCP幀中MIDI消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。CT/RC的4位表示命令和響應(yīng)的類型。當(dāng)4位的MSB是“0”時，那個幀是一個命令幀，而當(dāng)4位的MSB是“1”時，它是一個響應(yīng)幀。這個CT/RC的規(guī)定對應(yīng)于與控制AV設(shè)備的規(guī)定應(yīng)用。
例如在IEC公開的1030(此后稱之為IEC-1030)描述的類型碼和子設(shè)備的子設(shè)備號可以應(yīng)用于8位的HA。MSB的5位表示子設(shè)備的類型，LSB的3位表示子設(shè)備的號。關(guān)于子設(shè)備類型，設(shè)置了用于AV設(shè)備的視頻監(jiān)視器或音頻放大器等。還可以把例如一個子設(shè)備型的音頻效果單元(101002)用作音樂/樂器。當(dāng)在例如雙盒式錄音機(jī)的一組設(shè)備中提供多個相同的子設(shè)備時，子設(shè)備號被用于在兩個走帶機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行識別。
MIDI消息的狀態(tài)字節(jié)輸入的是OPC的8位，第一個MIDI消息的數(shù)據(jù)字節(jié)輸入的是OPR1的位，第二數(shù)據(jù)字節(jié)輸入的是OPR2的8位。在IEC-1030中，OPC的MSB是“1”，OPR的MSB是“0”，因此可以保持該MIDI消息狀態(tài)字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)之間的關(guān)系。
在本實施例中，除了該MIDI消息的系統(tǒng)互斥信息以外，都以異步數(shù)據(jù)傳送模式進(jìn)行傳送。
圖20示出了FCP幀的另一個例子。在本實施例中，除音樂/樂器以外的一個代碼(諸如00012)被分配給CTS。有關(guān)CT/RC的規(guī)定可對應(yīng)于CTS＝00002的情況應(yīng)用。由于在CTS中指定了音樂/樂器消息，所以就不需要如圖19所示的在HA中指定子設(shè)備。因此狀態(tài)字節(jié)被放置在HA的位置處，其后跟隨有最大為兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)字節(jié)。由于除系統(tǒng)互斥信息以外的消息被保持在4個字節(jié)以內(nèi)，所以該消息以“數(shù)據(jù)4字節(jié)寫請求”的信息包的形式進(jìn)行傳送。與先前例子類似。可以在同步數(shù)據(jù)傳送模式中傳送系統(tǒng)互斥信息，還可以利用與數(shù)據(jù)塊信息包相關(guān)的寫入請求在異步數(shù)據(jù)傳送模式中傳送它。
當(dāng)在通信系統(tǒng)中樂器的數(shù)量很小時，示于圖16和圖17的終端(destination)ID可指定與規(guī)定樂器相連的轉(zhuǎn)換器的ID。另一方面，能夠直接連接到IEEE-1394串行總線上的設(shè)備的數(shù)量是63個單位，并且當(dāng)具有相同內(nèi)容的MIDI消息被傳送給多個MIDI樂器時，在終端ID中指定廣播ID。
接收包括圖19和圖20所示異步信息包的轉(zhuǎn)換器將該信息包轉(zhuǎn)換成MMDI消息，并將它傳送給MIDI樂器。該MIDI樂器根據(jù)圖35所示在狀態(tài)字節(jié)低位置內(nèi)的4個位確認(rèn)所指定的信道。并在指定信道時產(chǎn)生聲音。
由于當(dāng)前狀態(tài)下的MIDI信號具有低速和信息包傳送的事實，所以，IEEE-1394串行總線的異步傳送適用于MIDI消息的傳送。但是，當(dāng)它與MIDI標(biāo)準(zhǔn)中的高速獲得和在當(dāng)前狀態(tài)下的IEEE-1394串行總線上和MIDI信息之間的數(shù)字音頻信號的傳送同時存在時，同步數(shù)據(jù)傳送更適合于系統(tǒng)互斥信息。這樣，在下面將要描述將符合MIDI標(biāo)準(zhǔn)的音樂/樂器信號裝載到IEEE-1394串行總線上的同步信息包上的方法。
參考圖4到圖8來描述同步信息包的格式。通過把MIDI消息的MIDI信道轉(zhuǎn)換成同步傳輸?shù)男诺揽梢詷?gòu)成16個不同的信道。另外，當(dāng)在未來或在較高速度的音樂/樂器數(shù)據(jù)傳送格式下擴(kuò)展MIDI標(biāo)準(zhǔn)時，可以傳送64個同步信息包。圖21示出了一個涉及到CIP首標(biāo)的FMT＝0001002處的音樂/樂器的該格式的DATAF位分配的例子。
下面將使用已經(jīng)變成付機(jī)的一個MIDI樂器的取樣數(shù)據(jù)的傳送及從OUT端的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的反饋作為例子來描述本發(fā)明的同步傳送。
圖22示出了一個用于傳送同步數(shù)據(jù)的MIDI樂器方框圖。假設(shè)該MIDI樂器的MIDI IN端和MIDI OUT端都被連接到圖14所示轉(zhuǎn)換器的I/O端。如圖22所示，這個MIDI樂器被提供有音調(diào)合成部分60、開關(guān)61、鍵盤62、D/A轉(zhuǎn)換器63、放大器64和揚聲器65。
來自鍵盤62的鍵入數(shù)據(jù)和觸模數(shù)據(jù)通過開關(guān)61被傳送給音調(diào)合成部分60。音調(diào)合成部分60根據(jù)鍵入數(shù)據(jù)和觸模數(shù)據(jù)將數(shù)字音調(diào)波形信號加以合成。接著，MIDI消息可以通過開關(guān)61從IN端被轉(zhuǎn)換成鍵入數(shù)據(jù)和觸模數(shù)據(jù)然后輸入給音調(diào)合成部分。這樣，即使是在沒有操縱鍵盤62的情況下，也可以利用來自IN的MIDI消息進(jìn)行演奏。
在音調(diào)合成系統(tǒng)中具有一個FM系統(tǒng)和一個PCM系統(tǒng)。在PCM系統(tǒng)中，利用來自鍵盤或在再現(xiàn)時的MIDI消息，實際的聲音數(shù)字地存貯在存貯器中和從中讀出。
由音調(diào)合成部分60輸出的數(shù)字信號利用D/A轉(zhuǎn)換器63轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過放大器64從揚聲器65產(chǎn)生音樂聲音。另外，由音調(diào)合成部分60輸出的數(shù)字信號還可以通過開關(guān)61從MIDI信號輸出的OUT輸入給轉(zhuǎn)換器，并將其轉(zhuǎn)換成IEEE-1394串行總線的同步數(shù)據(jù)傳送格式，而后將其反饋到總線上的一個設(shè)備。當(dāng)該數(shù)字信號被反饋時，IEEE-1394串行總線傳送的格式可對應(yīng)地應(yīng)用于例如IEC-958中所描述的數(shù)據(jù)音頻接口的格式。
進(jìn)而，這個MIDI樂器具有取樣功能，所述取樣的意思是由用戶自己來記錄數(shù)據(jù)。這里，數(shù)據(jù)被存貯在音調(diào)合成部分60中的一個存貯器內(nèi)。
還可以類似于數(shù)字信號輸出通過開關(guān)61從MIDI信號輸出的OUT端向轉(zhuǎn)換器輸入從音調(diào)合成部分60輸出的取樣數(shù)據(jù)，以將其轉(zhuǎn)換成IEEE-1394串行總線的同步數(shù)據(jù)傳送格式并將其傳送給總線上的設(shè)備。
圖23示出了在IEEE-1394串行總線同步傳送模式下傳送系統(tǒng)互斥信息的方法。數(shù)據(jù)信息包具有127個字節(jié)的固定數(shù)據(jù)量，當(dāng)這個信息包被作為一個MIDI信號進(jìn)行傳送時，最短它將占用320μs×127＝4,064ms。期間的同步信息包的數(shù)量變成4,064ms÷125μs＝325.12個。由于在IEEE-1394串行總線內(nèi)數(shù)據(jù)是以quad1et＝4字節(jié)為單元進(jìn)行傳送的，所以通過把一個字節(jié)的假字節(jié)加到127個字節(jié)的數(shù)據(jù)信息包上形成了128個字節(jié)(＝32個四字節(jié)單元)。因此，利用一個同步信息包傳送1、2、4、8、16和32個4字節(jié)單元6種字節(jié)的方法是可能的。
在傳送32個4字節(jié)單元的方法中，在近似325個同步信息包中的324個信息包變成了不傳送數(shù)據(jù)的假信息包。時鐘頻率是100KHz時的有效信息包的長度變成了(32＋5)×32÷100MHz＝12μs近似。
在利用一個同步信息包傳送一個4字節(jié)單元的方法中，10個信息包中的大約9個也變成了轉(zhuǎn)儲信息包。當(dāng)利用一個同步信息包來傳送一個4字節(jié)單元的數(shù)據(jù)時，一個有效數(shù)據(jù)包的長度變成為(1＋5)×32÷100MHz＝2us近似。
6種方法的順序如下4字節(jié)單元號有效信息包假信息包有效信息包的長度32 1 325 11.84μs16 2 324 6.72μs8 4 322 4.16μs4 8 318 2.88μs2 16310 2.24μs1 32294 1.92μs當(dāng)利用一個同步信息包來傳送32個4字節(jié)單元時，125μs內(nèi)有12μs的一個時間段(band)被占用。但是，由于數(shù)據(jù)被從多個數(shù)字取樣器轉(zhuǎn)儲的可能性很低，所以它可以利用同步信息包大約每4ms傳送一個MIDI消息的數(shù)據(jù)包。在上述6種方法的任一種中可以選擇一個同步信息包中的四字節(jié)單元的數(shù)量。
圖24的方框圖示出了應(yīng)用本發(fā)明的雙向數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的另一個例子。由于在該系統(tǒng)中如圖14所示之轉(zhuǎn)換器被置于電子樂器75、76和80之中，所以協(xié)議間的相互轉(zhuǎn)換可以在內(nèi)部執(zhí)行。因此，這些電子樂器具有IEEE-1394串行總線上的節(jié)點ID，并且能夠利用IIIEE-1394串行總線的協(xié)議進(jìn)行消息通信。另外，由于與圖14相似，為CD播放機(jī)73和MD錄音機(jī)74提供了IEC958/IEEE-1394轉(zhuǎn)換器，所以可以利用IEEE-1394串行總線協(xié)議進(jìn)行通信。另外，由于DVCR70、數(shù)字TV71、DVD播放機(jī)72、機(jī)頂箱(set top box)77、個人計算機(jī)78和硬盤單元79中的每一個都配備有與IEEE-1394串行總線相關(guān)的數(shù)字接口，所以就可以利用IEEE-1394串行總線協(xié)議進(jìn)行消息的通信。
此外，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思可以作出各種修改，但這些修改都不脫離本發(fā)明的范圍。
例如可以作出如下安排，即不提供數(shù)字音頻接口，而是在諸如圖24所示的CD播放機(jī)的一個數(shù)字音頻設(shè)備內(nèi)僅僅提供一個用于IEEE-1394串行總線的數(shù)字接口并利用IEEE-1394協(xié)議對數(shù)字音頻信號進(jìn)行處理。
同樣，可以作如下安排，即不提供MIDI，而僅僅是在圖24所示的電子樂器內(nèi)提供用于IEEE-1394串行總線的數(shù)字接口，并且利用IEEE-1394協(xié)議來處理音樂/樂器信號。
當(dāng)將來在IEEE-1394串行總線更加普及且數(shù)字音頻接口和MIDI變得不再需要的時候，這些方法仍將是有效的。但是，與數(shù)字音頻接口相對應(yīng)的協(xié)議，換言之即是如圖1所示的IEEE-1394串行總線協(xié)議適用于為IEEE-1394串行總線數(shù)字接口采用的協(xié)議，借此以使在從目前至將來的擴(kuò)展過程中其結(jié)構(gòu)變化最小。同樣的情況也適用于MIDI。
依據(jù)本發(fā)明有關(guān)“用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接口格式被轉(zhuǎn)換成用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接口的同步傳送格式”的論述包括這種構(gòu)成。
另外本發(fā)明還可以應(yīng)用于例如線性數(shù)字音頻信號的同步傳送、非線性數(shù)字音頻信號的同步，以及異步傳送等等。本發(fā)明還可以被用于與這些信號一起雙向傳送控制命令。
另外，本發(fā)明還可應(yīng)用于例如除音樂/樂器的高速接口和數(shù)字音頻接口以外的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)傳送格式。
如上所詳細(xì)描述的，根據(jù)本發(fā)明，通過以點對點或樹形單向執(zhí)行信號傳送的接口格式轉(zhuǎn)換成用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接口同步傳送格式或異步傳送格式，可以減少一個設(shè)備I/O端點的數(shù)量。
因此，在諸如包括模擬設(shè)備在內(nèi)的TV放大器和接收機(jī)和音頻單元變成系統(tǒng)中心的設(shè)備時，信號電纜已作樹形連接，并且通過應(yīng)用本發(fā)明，可能只需連接電纜中的一根線就可以執(zhí)行數(shù)字音頻信號的雙向傳送。另外，在MIDI樂器中，MIDI電纜可以集中布線到用于連接多個樂器的接線箱(parabox)上，并且由于應(yīng)用了本發(fā)明可以僅通過連接電纜中的一條線就可以執(zhí)行音樂/樂器信號的性能信息和控制信息的雙向傳送。
再有，根據(jù)本發(fā)明，控制命令的傳送格式被轉(zhuǎn)換成用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的異步傳送格式并在如上所述利用同步傳送信息包進(jìn)行時分多路傳送以后進(jìn)行傳送，借此使其可能省略電纜和用于根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備控制命令傳送的接口端。
另外，根據(jù)本發(fā)明，使通過使用數(shù)字音頻接口對線性數(shù)字音頻信號傳送的轉(zhuǎn)換和具有雙向數(shù)字接口共用格式的非線性數(shù)字音頻和音樂/樂器信號的轉(zhuǎn)換；系統(tǒng)中信息信號的相互傳送和控制變得容易，在所述系統(tǒng)中，諸如TV和DVCR、個人計算機(jī)和各種數(shù)字音頻設(shè)備的視頻設(shè)備和電子樂器均被連接到同一個雙向數(shù)字接口上。
再有，通過將單向音樂/樂器信號的傳送格式轉(zhuǎn)換成用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)雙向傳送的格式的異步傳送模式，借此，以使其和用于AV設(shè)備的控制命令的傳送格式相一致，從而使得在音樂/樂器和AV設(shè)備之間控制命令和信號的相互通信變得容易。
另外，可以使單向音樂/樂器信號的傳送格式及其高速生成的格式轉(zhuǎn)換成用于執(zhí)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)雙向傳送接口的同步傳送格式，借此以在很短的時間周期內(nèi)傳送大量的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，把用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接口的格式轉(zhuǎn)換成用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的同步傳送格式或異步傳送格式。
2.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)是音樂/樂器信號。
3.如權(quán)利要求2的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述的音樂/樂器信號是以異步傳送格式傳送給音頻/視頻設(shè)備的。
4.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，借助于連接到用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口或連接到提供有所述接口的裝置上的另一接口所傳送的控制信號被轉(zhuǎn)換成用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的異步傳送格式，并且與同步傳送格式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)一起傳送。
5.如權(quán)利要求4的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是數(shù)字音頻信號。
6.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，屬于一個同步傳送格式信息包的一個首標(biāo)為多種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所共有。
7.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述首標(biāo)被配置有一個識別碼，用于從與多種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相關(guān)的異步傳送模式中識別與同步傳送周期相同步的傳送模式。
8.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，一個用于識別數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)類型的識別碼被加到一個同步傳送格式的數(shù)據(jù)上。
9.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，一個用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接口的同步信號被進(jìn)行位壓縮，借此以將該信號裝入用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接口的同步傳送的首標(biāo)中。
10.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，用于雙向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的同步傳送格式中的數(shù)據(jù)塊的大小是通用的。不考慮用于單向傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個接口的取樣頻率，
全文摘要
一種數(shù)據(jù)通信方法，其中第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器中提供了在數(shù)字音頻接口的信號格式和IEEE-1394的信號格式之間相互轉(zhuǎn)換的功能。例如，可以把從第一CD播放機(jī)輸出給第一轉(zhuǎn)換器的數(shù)字音頻接口的信號轉(zhuǎn)換成IEEE-1394同步傳送格式的一個信息包并將其傳送給第二轉(zhuǎn)換器，然后將該信息包返回到數(shù)字音頻接口并將數(shù)字音頻信號記錄在MD錄音機(jī)上，當(dāng)具有在MID2信號格式和IEEE-1394信號格式之間相互轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器時，可在多個MIDI樂器之間執(zhí)行雙向數(shù)據(jù)通信。
文檔編號H04N7/24GK1149796SQ9611332
公開日1997年5月14日 申請日期1996年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月12日
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