JPH08185386A - 音響処理用集積回路 - Google Patents

音響処理用集積回路

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JPH08185386A
JPH08185386A JP6339334A JP33933494A JPH08185386A JP H08185386 A JPH08185386 A JP H08185386A JP 6339334 A JP6339334 A JP 6339334A JP 33933494 A JP33933494 A JP 33933494A JP H08185386 A JPH08185386 A JP H08185386A
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JP
Japan
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circuit
microcomputer
storage device
external bus
sound
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JP6339334A
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English (en)
Inventor
Yoji Kaneko
洋二 金子
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Casio Computer Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 音響信号を処理する音響処理用集積回路に関
し、少ないピン数で複数の機能ブロックの各々に対応し
た外付けメモリを接続できる、最適構成のLSIシステ
ムを提供することを目的とする。 【構成】 LSI内の音源ブロック107とマイクロコ
ンピュータ106は、メモリコントローラ105を介し
て、データバス111及びアドレスバス112を共有す
る。そして、音源ブロック107とマイクロコンピュー
タ106とで、上記バスに接続されるROM103又は
RAM104を共有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器に用いられる
楽音生成用集積回路等の、音響信号を処理する音響処理
用集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子楽器の楽音生成システム等の
音響処理システムでは、鍵盤やスイッチ等の操作状態の
検出、楽音発生の制御、又は各種エフェクト処理などの
音響処理の設定等は汎用のマイクロコンピュータ(マイ
コン)で行い、実際の楽音波形の生成又はエフェクト処
理等の音響処理は専用の音源LSI又はDSP(信号処
理プロセッサ)等で行っている。また、例えば、音源L
SIによる波形生成方式としては、外付けのPCM波形
ROMから読み出した波形に、フィルタ等の演算処理を
施して楽音波形とするのが一般的である。また、DSP
によるエフェクト処理としては、外付けのディレイ用R
AMに対して波形データをリード及びライトしてエフェ
クト処理された楽音波形を得るのが一般的である。
【0003】図9に、従来技術のブロック図を示す。図
9において、データバス911及びアドレスバス912
に接続されるマイクロコンピュータ903は、プログラ
ムROMは内蔵しているが、データ用ROM及びワーク
用RAMは、データバス911及びアドレスバス912
に、ROM904及びRAM905として接続されてい
る。マイクロコンピュータ903は、マイクロコンピュ
ータ903に接続されるスイッチ902の設定状態によ
り決定される楽音を、マイクロコンピュータ903に接
続される鍵盤901の押鍵に応じて発生するように、デ
ータバス911に接続される音源LSI(DSP)90
7を制御する。音源LSI(DSP)907は、PCM
波形データを、PCMROM906から、発生されるべ
き音高に応じた歩進幅で読み出し、それを加工して楽音
波形データを生成する。更に、音源LSI(DSP)9
07は、生成された楽音波形データを、ディレイ用RA
Mに対してリード及びライトすることにより、所望のエ
フェクト処理を施す。エフェクト処理された楽音波形デ
ータは、D/A変換器908、アンプ909を介して、
スピーカ910から、楽音として放音される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここで、近年のLSI
技術の進展により、1チップのLSI上にマイクロコン
ピュータと音源ブロック等の複数の機能ブロックを集積
させることが可能になっていきた。
【0005】しかし、その場合においても、大容量のメ
モリはLSIに内蔵できないため、外付け部品として、
マイクロコンピュータ用のROM/RAM、音源用RO
M、及びディレイ用RAM等が必要になってしまう。そ
のため、マイクロコンピュータと音源ブロックをそのま
ま1チップ化したのでは、LSIのピン数が非常に多く
なってしまい、その結果、LSIの単価のアップ、及び
実装コストのアップを招いてしまうという問題点を有し
ている。
【0006】本発明の課題は、少ないピン数で複数の機
能ブロックの各々に対応した外付けメモリを接続でき
る、最適構成のLSIシステムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による音響処理用
集積回路は、以下の各回路を内蔵する。まず、音響デー
タを処理するための音響処理回路を内蔵する。この音響
処理回路は、例えば、外部バスに接続され後述するマイ
クロコンピュータ回路がアクセスするデータを混在して
記憶する記憶装置(ROM103)から波形データを読
み込むことによって音響波形データを生成する回路(音
源ブロック107)である。或いは、この音響処理回路
は、外部バスに接続されマイクロコンピュータ回路がア
クセスするデータを混在して記憶する記憶装置(RAM
104)に対して波形データをリード及びライトするこ
とにより、音響波形データに対して音響処理を実行する
回路(DSP502)である。
【0008】次に、音響処理回路を制御するマイクロコ
ンピュータ回路(マイクロコンピュータ106)を内蔵
する。そして、マイクロコンピュータ回路から外部バス
に接続される記憶装置に対するメモリアクセスと、音響
処理回路から外部バスに接続され上記記憶装置と同一又
は異なる記憶装置に対するメモリアクセスを制御するメ
モリアクセス制御回路(メモリコントローラ105、5
01)を有する。このメモリアクセス制御回路は、音響
処理回路が外部バスに接続される記憶装置をアクセスし
ていないときには、マイクロコンピュータ回路が外部バ
スに接続される記憶装置をアクセスできる状態に設定
し、音響処理回路が外部バスに接続される記憶装置をア
クセスするときには、所定メモリサイクル(例えば1メ
モリサイクル)の期間だけ、マイクロコンピュータ回路
を停止状態にすると共に音響処理回路が外部バスに接続
される記憶装置をアクセスできる状態に設定する。
【0009】
【作用】集積回路内の音響処理回路及びマイクロコンピ
ュータ回路は、メモリアクセス制御回路を介して、外部
バスを共有することができる。このため、音響処理回路
とマイクロコンピュータ回路とで、外部バスに接続され
る同一の記憶装置を共有することができ、最小の部品構
成でシステムを構成することができる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
つき詳細に説明する。 <第1の実施例>図1は、本発明の第1の実施例の全体
ブロック図である。この実施例は、本発明を電子楽器に
適用したものである。
【0011】破線で囲まれた部分がLSIに1チップ化
された部分である。マイクロコンピュータ106は、R
OM103に内蔵された制御プログラムを、データバス
111、アドレスバス112、及びメモリコントローラ
105を介して読み出し、その制御プログラムに従っ
て、スイッチ102、鍵盤101を走査して、音源ブロ
ック107を制御線群113を介して制御する。音源ブ
ロック107は、PCM波形データを、データバス11
1、アドレスバス112、及びメモリコントローラ10
5を介してROM103から、発生されるべき音高に対
応する歩進幅で読み出して、それを加工して楽音波形デ
ータとして出力する。その楽音波形データは、D/A変
換器108、アンプ109を介してスピーカ110から
楽音として放音される。
【0012】メモリコントローラ105は、通常、マイ
クロコンピュータ106から出力されるデータMDB及
びアドレスMADを、データバス111及びアドレスバ
ス112に出力することにより、ROM103又はRA
M104をアクセスする。この結果、マイクロコンピュ
ータ106は、メモリコントローラ105を介して、R
OM103からデータMDBを読み出し、或いは、RA
M104に対してデータMDBを読み出し又は書き込む
ことができる。
【0013】一方、音源ブロック107は、ROM10
3から波形データを読み出す場合には、リクエスト信号
REQをメモリコントローラ105に出力する。これを
受けて、メモリコントローラ105は、音源ブロック1
07から出力される波形アドレスWADを、アドレスバ
ス112に出力することにより、ROM103をアクセ
スする。この結果、音源ブロック107は、メモリコン
トローラ105を介して、ROM103から波形データ
WDTを読み出すことができる。この際、メモリコント
ローラ105は、マイクロコンピュータ106にウエイ
ト信号WAIT出力する。マイクロコンピュータ106
は、ウエイト信号WAITが出力されている間、停止状
態(NOP状態)となる。
【0014】図2は、図1のマイクロコンピュータ10
6の構成図である。マイクロコンピュータ106は、中
央の破線で囲まれたCPU部と、RAM203、タイマ
206、ポート209、及びバスコントローラ201に
よって構成される。
【0015】CPU部は、オペコードを保持するための
レジスタ(OPR)204、CPU動作の基本となるス
テートカウンタ(STCNT)208、インストラクシ
ョンデコーダ(INSDEC)205、アンドゲート2
07、及び算術論理演算を実行する演算ブロック202
から構成される。
【0016】アンドゲート207は、図1のメモリコン
トローラ105から入力されるウエイト信号WAITが
ハイレベルのアクティブ状態になったときに、クロック
CK0がクロックCKSTとしてステートカウンタ20
8に入力されるのを阻止することにより、CPU動作を
ウエイト状態にさせる。
【0017】図4に、第1の実施例の動作タイミングチ
ャートを示す。図4(a) の基本クロック群において、ク
ロックXTALは水晶発振クロックである。クロックC
K0、CK0Dは、クロックXTALを分周したクロッ
クである。クロックT1、T2は、クロックCK0を分
周したクロック、クロックT1Dは、クロックT1をク
ロックCK0Dの立ち下がりに同期してセットされる特
には図示しないフリップフロップから出力されるクロッ
クである。
【0018】図4(b) は、図1の音源ブロック107か
らリクエスト信号REQが出力されていない場合(ロー
レベルの場合)におけるタイミングである。この場合に
は、図2のステートカウンタ208には、アンドゲート
207を介してクロックCKSTが常に入力している。
そして、図4(b) の例においては、図4(b) の「STA
TE」として示されるように、Nステート命令の次に2
ステート命令が実行されている。本実施例においては、
各命令の最終ステートにおいてその次に実行される命令
のオペコードがフェッチされるため、メモリサイクルM
CYCLは図4(b) に示される如くとなる。従って、オ
ペコードを保持するためのレジスタ(OPR)204の
内容は、それに入力する図4(b) に示されるクロックC
KOPに同期して、図4(b) に示されるように変化す
る。
【0019】図4(c) は、図2の音源ブロック107か
らリクエスト信号REQが出力されている場合(ハイレ
ベルの場合)におけるタイミングである。また、図3
は、図1のメモリコントローラ105の構成図である。
【0020】音源ブロック107から出力されるリクエ
スト信号REQと波形アドレスWADは、図4(a) 、
(c) に示されるように、クロックT1に同期して変化す
る。リクエスト信号REQによって図3のアドレスセレ
クタ(ADS)301が切り替えられ、図4(c) に示さ
れるように、リクエスト信号REQがハイレベルの期間
だけ波形アドレスWADが図1のアドレスバス112に
出力される。
【0021】リクエスト信号REQは、図4(a) に示さ
れるクロックCK0Dが図3のインバータ302によっ
て反転されて得られるクロックによってセットされるフ
リップフロップ(FF)303によって遅延させられ
る。この結果、フリップフロップ303から、図1のマ
イクロコンピュータ106に、図4(c) に示されるウエ
イト信号WAITが出力される。
【0022】波形データレジスタ(WVR)305は、
図4(c) に示されるように、アンドゲート304からウ
エイト信号WAITとクロックT1DとクロックCK0
の論理積の出力として得られるクロックCKWVに同期
して、図1のROM103からデータバス111を介し
て、波形データWDTを取り込む。
【0023】一方、図3のフリップフロップ303から
ハイレベルのウエイト信号WAITを受信した図2の構
成を有するマイクロコンピュータ106では、アンドゲ
ート207がクロックCKSTの出力を阻止する。この
ため、この期間においては、図4(c) の「STATE」
のハッチング部として示されるように、CPU動作はN
OP状態となる。なお、マイクロコンピュータ106
は、ステートカウンタ208に入力されるクロックCK
STに基づいて動作するため、2ステート分だけCPU
動作が凍結されることになる。従って、図4(c) の「W
AVE」として示されるように、図1のROM103に
対するアクセスは、リクエスト信号REQがハイレベル
の期間のみ波形データWDTのアクセスとなり、それ以
外の期間ではマイクロコンピュータ106による通常の
オペコード等のアクセスとなる。この結果、マイクロコ
ンピュータ106に対する最小限のウエイトで、波形デ
ータWDTを音源ブロック107に読み込むことができ
る。
【0024】なお、音源ブロック107においては、そ
れが出力するリクエスト信号REQと波形アドレスWA
Dが図4(a) 、(c) に示されるようにクロックT1に同
期するという条件が満たされれば、従来の音源ブロック
をそのまま図1の音源ブロック107として使用するこ
とができる。 <第2の実施例>図5は、本発明の第2の実施例の全体
ブロック図である。図5の構成が、図1の第1の実施例
の構成と異なる点は、図1の構成が電子楽器として実現
されているのに対し、図5の構成はA/D変換器503
を介して入力される入力音声信号にディレイ効果を付加
するエフェクタとして実現されている点である。そし
て、音源ブロック107がDSP(信号処理プロセッ
サ)502に置き換わり、図5のメモリコントローラ5
01の構成が、図1のメモリコントローラ105の構成
と若干異なる。図5において、図1における場合と同じ
番号が付された部分は、図1における場合と同じ機能を
有する。
【0025】図5において、破線で囲まれた部分がLS
Iに1チップ化された部分である。マイクロコンピュー
タ106は、ROM103に内蔵された制御プログラム
を、データバス111、アドレスバス112、及びメモ
リコントローラ105を介して読み出し、その制御プロ
グラムに従って、スイッチ102を走査し、DSP50
2を制御線群504を介して制御する。DSP502
は、データバス111、アドレスバス112、及びメモ
リコントローラ105を介してRAM104のディレイ
用エリアから遅延させられた波形データをリードし、新
たな波形データをRAM104のディレイ用エリアにラ
イトすると共に、リードした波形データをA/D変換器
503から入力される波形データと混合する。混合され
た波形データは、D/A変換器108、アンプ109を
介してスピーカ110からエフェクト処理された音声と
して放音される。
【0026】メモリコントローラ105は、通常、マイ
クロコンピュータ106から出力されるデータMDB及
びアドレスMADを、データバス111及びアドレスバ
ス112に出力することにより、ROM103又はRA
M104をアクセスする。この結果、マイクロコンピュ
ータ106は、メモリコントローラ105を介して、R
OM103からデータMDBを読み出し、或いは、RA
M104に対してデータMDBを読み出し又は書き込む
ことができる。
【0027】一方、DSP502は、RAM104に対
して波形データをリード又はライトする場合には、リク
エスト信号REQ及びリード又はライトを指示するリー
ド/ライト信号R/Wをメモリコントローラ105に出
力する。これを受けて、メモリコントローラ105は、
DSP502から出力される波形アドレスWADを、ア
ドレスバス112に出力することによって、RAM10
4をアクセスする。この結果、DSP502は、メモリ
コントローラ105を介して、RAM104のディレイ
用エリアに対して波形データをリード又はライトするこ
とができる。この際、メモリコントローラ105は、マ
イクロコンピュータ106にウエイト信号WAIT出力
する。マイクロコンピュータ106は、ウエイト信号W
AITが出力されている間、停止状態(NOP状態)と
なる。
【0028】図1のマイクロコンピュータ106の構成
は、第1の実施例に関する図2の構成と同様である。図
7及び図8に、第2の実施例の動作タイミングチャート
を示す。図7及び図8において、第1の実施例に関する
図4における記号と同じ記号が付された信号は、図4の
場合と同じ機能を有する。
【0029】まず、図7(a) 又は図8(a) の基本クロッ
ク群は、図4(a) の基本クロック群と同じである。次
に、図7(b) は、図5のDSP502からリクエスト信
号REQが出力されていない場合(ローレベルの場合)
におけるタイミングであり、図4(b) の場合と同じであ
る。
【0030】図7(c) は、図2のDSP502からリク
エスト信号REQが出力されており(ハイレベルで)、
かつリード/ライト信号R/Wがハイレベルの場合(D
SP502がRAM104に対してリードアクセスを行
う場合)におけるタイミングである。また、図6は、図
5のメモリコントローラ501の構成図である。図6に
おいて、図3における場合と同じ番号が付された部分
は、図3における場合と同じ機能を有する。
【0031】DSP502から出力されるリクエスト信
号REQ、リード/ライト信号R/W、及び波形アドレ
スWADは、図7(a) 、(c) に示されるように、クロッ
クT1に同期して変化する。
【0032】リクエスト信号REQによって図6のアド
レスセレクタ(ADS)301が切り替えられ、図7
(c) に示されるように、リクエスト信号REQがハイレ
ベルの期間だけ波形アドレスWADが図5のアドレスバ
ス112に出力される。
【0033】リクエスト信号REQは、図7(a) に示さ
れるクロックCK0Dが図6のインバータ302によっ
て反転されて得られるクロックによってセットされるフ
リップフロップ(FF)303によって遅延させられ
る。この結果、フリップフロップ303から、図5のマ
イクロコンピュータ106に、図7(c) に示されるウエ
イト信号WAITが出力される。
【0034】波形データレジスタ(WVR)305は、
図7(c) に示されるように、アンドゲート602からウ
エイト信号WAITとクロックT1DとクロックCK0
とリード/ライト信号R/Wの反転信号の論理積の出力
として得られるクロックCKWVに同期して、図5のR
AM104からデータバス111を介して、波形データ
WDTIを取り込む。
【0035】一方、図6のフリップフロップ303から
ハイレベルのウエイト信号WAITを受信した図2の構
成を有するマイクロコンピュータ106がNOP状態と
なる動作は、図7(c) に示されるように、第1の実施例
に関する図4(c) の場合と全く同様になる。この結果、
マイクロコンピュータ106に対する最小限のウエイト
で、波形データWDTIをRAM104からDSP50
2に読み込むことができる。
【0036】図8(b) は、図2のDSP502からリク
エスト信号REQが出力されており(ハイレベルで)、
かつリード/ライト信号R/Wがローレベルの場合(D
SP502がRAM104に対してライトアクセスを行
う場合)におけるタイミングである。
【0037】基本的な動作は、図7(c) のリードアクセ
スの場合と同様であるが、ライトアクセスの場合には、
ローレベルのリード/ライト信号R/Wとローレベルの
クロックT1(図8(a) )に基づいてアンドゲート60
1から出力されるハイレベル信号に同期してオンとなる
ゲート603と、データバス111を介して、DSP5
02からRAM104に波形データWDTOが、図8
(b) の「WRITE DATA」として示されるタイミ
ングで出力される。この波形データWDTOは、図8
(b) の「WRB」として示される信号の立ち上がりタイ
ミングで、RAM104のディレイ用エリアに書き込ま
れる。図6のフリップフロップ303からハイレベルの
ウエイト信号WAITを受信した図2の構成を有するマ
イクロコンピュータ106がNOP状態となる動作は、
図8(b) に示されるように、図8(c)又は第1の実施例
に関する図4(c) の場合と全く同様になる。この結果、
マイクロコンピュータ106に対する最小限のウエイト
で、波形データWDTOをDSP502からRAM10
4に書き込むことができる。
【0038】なお、第1の実施例における音源ブロック
107の場合と同様に、第2の実施例におけるDSP5
02においては、それが出力するリクエスト信号RE
Q、リード/ライト信号R/W、及び波形アドレスWA
DがクロックT1に同期するという条件が満たされれ
ば、従来のDSPブロックをそのまま図5のDSP50
2として使用することができる。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、集積回路内の音響処理
回路とマイクロコンピュータ回路は、メモリアクセス制
御回路を介して、外部バスを共有することが可能とな
る。このため、少ないピン数でそれぞれに必要なデータ
を、外部の大容量メモリに保持させることが可能とな
る。
【0040】この結果、LSIのピン数が少なく、部品
点数も少ない安価な音響処理システムを実現することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の全体ブロック図である。
【図2】マイクロコンピュータ106の構成図である。
【図3】メモリコントローラ105の構成図である。
【図4】第1の実施例の動作タイミングチャートであ
る。
【図5】第2の実施例の全体ブロック図である。
【図6】メモリコントローラ501の構成図である。
【図7】第2の実施例の動作タイミングチャート(その
1)である。
【図8】第2の実施例の動作タイミングチャート(その
2)である。
【図9】従来技術のブロック図である。
【符号の説明】
101 鍵盤 102 スイッチ 103 ROM 104 RAM 105、501 メモリコントローラ 106 マイクロコンピュータ 107 音源ブロック 108 D/A変換器 109 アンプ 110 スピーカ 201 バスコントローラ 202 演算ブロック 203 RAM 204 レジスタ(OPR) 205 インストラクションデコーダ(INSDE
C) 206 タイマ 207、601、602 アンドゲート 208 ステートカウンタ(STCNT) 209 ポート 301 アドレスセレクタ(ADS) 302 インバータ 303 フリップフロップ(FF) 304 アンドゲート 305 波形データレジスタ(WVR) 502 DSP 503 A/D変換器 603 ゲート MAD アドレス MDB データ WAIT ウエイト信号 WAD 波形アドレス WDT 波形データ REQ リクエスト信号 R/W リード/ライト信号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音響データを処理するための音響処理回
    路と、 前記音響処理回路を制御するマイクロコンピュータ回路
    と、 前記マイクロコンピュータ回路から外部バスに接続され
    る記憶装置に対するメモリアクセスと、前記音響処理回
    路から前記外部バスに接続され前記記憶装置と同一又は
    異なる記憶装置に対するメモリアクセスを制御するメモ
    リアクセス制御回路と、 を内蔵することを特徴とする音響処理用集積回路。
  2. 【請求項2】 前記メモリアクセス制御回路は、前記音
    響処理回路が前記外部バスに接続される記憶装置をアク
    セスしていないときには、前記マイクロコンピュータ回
    路が前記外部バスに接続される記憶装置をアクセスでき
    る状態に設定し、前記音響処理回路が前記外部バスに接
    続される記憶装置をアクセスするときには、所定メモリ
    サイクルの期間だけ、前記マイクロコンピュータ回路を
    停止状態にすると共に前記音響処理回路が前記外部バス
    に接続される記憶装置をアクセスできる状態に設定す
    る、 ことを特徴とする請求項1に記載の音響処理用集積回
    路。
  3. 【請求項3】 前記音響処理回路は、前記外部バスに接
    続され前記マイクロコンピュータ回路がアクセスするデ
    ータを混在して記憶する記憶装置から波形データを読み
    込むことにより音響波形データを生成する、 ことを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の
    音響処理用集積回路。
  4. 【請求項4】 前記音響処理回路は、前記外部バスに接
    続され前記マイクロコンピュータ回路がアクセスするデ
    ータを混在して記憶する記憶装置に対して波形データを
    リード及びライトすることにより、音響波形データに対
    して音響処理を実行する、 ことを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の
    音響処理用集積回路。
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