本申请涉及一种处理器芯片中的音频模组。
背景技术：
1、物联网设备对音频有着广泛且独特的需求。大部分物联网设备只需要播放声音，不需要录音，所以不需要麦克风，也不需要用于接收音频信号的针脚(pin)。一部分物联网设备对音质的要求不高，只需要发声提醒或简单的音频播放。一部分物联网设备供安装存放的空闲较小，就要求音频模组的体积越小越好。
2、请参阅图1，这是一种现有的包含软件音频模组的mcu(microcontroller，微控制器)芯片。主板30上安装有mcu芯片20。mcu芯片20中包含软件音频模组10。软件音频模组10包括音频解码单元11、pcm(pulse-code modulation，脉冲编码调制)缓存区(buffer)12、dma(direct memory access，直接内存访问)单元13、pmw(pulse-width modulation，脉冲宽度调制，简称脉宽调制)单元14。在主板30上还设有滤波电路31、功率放大器32、喇叭33。音频应用(audio app)通过api(application programming interface，应用程序接口)接口把要播放的音频数据——例如mp3、amr数据等——发送给软件音频模组20。音频解码单元11将音频数据解码，得到pcm数据，放到pcm缓存区12中。dma单元13将pcm缓存区12中的pcm数据搬运到pwm单元14。所述pwm单元14是一个硬件的ip(intellectual property，知识产权)核，也就是一个硬件的集成电路模块，把pcm信号编码成pwm信号后输出。滤波电路31例如由电容、电阻构成，将pwm信号(方波信号)滤波成模拟信号提供给功率放大器32。功率放大器32根据模拟信号驱动喇叭33发出声音。
3、图1中所示的mcu内部需要设置一个pwm ip核，这使得“软件音频模组10”的名称有点名不副实，对于已经量产的不包含pwm ip核的mcu就无法使用该方案。此外，音频输出需要的pwm信号不是那种简单的控制用途的pwm信号——控制用途的pwm信号是固定占空比——音频输出需要的pwm信号是不断实时变化占空比的pwm信号，所以一般简单的pwm ip核并不支持，需要前向电路支持pcm信号转pwm信号的编码并且需要持续不断地更改pwm信号输出的配置数据。
技术实现思路
1、本申请所要解决的技术问题是如何省略mcu芯片中的pwm ip核，在mcu芯片中设计一种纯软件实现的音频模组。
2、为解决上述技术问题，本申请提出了一种软件模拟pwm的音频模组，微控制器mcu芯片中包含软件音频模组；所述软件音频模组中包括音频解码单元、脉冲编码调制pcm缓存区、脉宽调制pmw编码单元、直接内存访问dma单元、pcm或i2s接口；在主板上设有滤波电路、功率放大器、喇叭。所述音频解码单元将音频数据解码得到pcm数据，放到pcm缓存区中。pmw编码单元是一个软件模块，用软件方式把pcm数据编码成pwm码流数据。dma单元将pmw编码单元输出的pwm码流数据搬运到pcm或i2s接口。pcm或i2s接口对外输出表征pwm信号占空比信息的pcm信号——即pwm信号。滤波电路将pwm信号滤波成模拟信号提供给功率放大器。功率放大器输入的一端是所述模拟信号，输入的另一端接地，功率放大器根据所述模拟信号驱动喇叭发出声音。
3、进一步地，所述pcm或i2s接口至少包括比特时钟针脚、帧时钟针脚、发送数据针脚；所述pcm或i2s接口仅使用发送数据针脚对外输出pwm信号。
4、进一步地，假设pcm信号每帧发送32比特的数据，用32比特的pcm信号表示总共33种不同占空比的pwm信号。
5、进一步地，部分或全部的pcm信号在确保高电平占空比相同的前提下改为把高电平分布得更均匀。
6、进一步地，如果把pcm数据编码成64比特的pwm数据，就得到了精度细分为65种占空比的pwm驱动波形。
7、进一步地，在主板上还设有第二滤波电路，第二滤波电路与滤波电路的结构相同；所述pcm或i2s接口通过发送数据针脚对外输出pwm信号，还通过比特时钟针脚对外输出比特时钟信号；所述pwm信号通过滤波电路后接入功率放大器的一个输入端，所述比特时钟信号经过第二滤波电路后接入功率放大器的另一个输入端，功率放大器将两个输入端所接收信号做差分后驱动喇叭发出声音。
8、进一步地，所述pcm或i2s接口的发送数据针脚输出的是pwm信号+噪声信号，经过滤波电路后得到的模拟信号是音频信号+噪声；所述pcm或i2s接口的发送数据针脚输出的是比特时钟信号+噪声信号，经过第二滤波电路后得到的模拟信号是零+噪声；两路模拟信号做差分后，去除了噪声。
9、本申请取得的技术效果是使用纯软件方案在mcu芯片中实现pwm信号的音频输出，可用于对现有mcu芯片进行改造，并附有减少电源噪声的附加方案。
1.一种软件模拟pwm的音频模组，其特征是，微控制器mcu芯片中包含软件音频模组；所述软件音频模组中包括音频解码单元、脉冲编码调制pcm缓存区、脉宽调制pmw编码单元、直接内存访问dma单元、pcm或i2s接口；在主板上设有滤波电路、功率放大器、喇叭；
2.根据权利要求1所述的软件模拟pwm的音频模组，其特征是，所述pcm或i2s接口至少包括比特时钟针脚、帧时钟针脚、发送数据针脚；所述pcm或i2s接口仅使用发送数据针脚对外输出pwm信号。
3.根据权利要求1所述的软件模拟pwm的音频模组，其特征是，假设pcm信号每帧发送32比特的数据，用32比特的pcm信号表示总共33种不同占空比的pwm信号。
4.根据权利要求3所述的软件模拟pwm的音频模组，其特征是，部分或全部的pcm信号在确保高电平占空比相同的前提下改为把高电平分布得更均匀。
5.根据权利要求1所述的软件模拟pwm的音频模组，其特征是，如果把pcm数据编码成64比特的pwm数据，就得到了精度细分为65种占空比的pwm驱动波形。
6.根据权利要求1所述的软件模拟pwm的音频模组，其特征是，在主板上还设有第二滤波电路，第二滤波电路与滤波电路的结构相同；所述pcm或i2s接口通过发送数据针脚对外输出pwm信号，还通过比特时钟针脚对外输出比特时钟信号；所述pwm信号通过滤波电路后接入功率放大器的一个输入端，所述比特时钟信号经过第二滤波电路后接入功率放大器的另一个输入端，功率放大器将两个输入端所接收信号做差分后驱动喇叭发出声音。
7.根据权利要求6所述的软件模拟pwm的音频模组，其特征是，所述pcm或i2s接口的发送数据针脚输出的是pwm信号+噪声信号，经过滤波电路后得到的模拟信号是音频信号+噪声；所述pcm或i2s接口的发送数据针脚输出的是比特时钟信号+噪声信号，经过第二滤波电路后得到的模拟信号是零+噪声；两路模拟信号做差分后，去除了噪声。
