【正文】 y. Keywords: Sunplus singlechip W29C040 packet digital recording and playback III 目 錄 前言 ..................................................................... 1 1 單片機(jī)的數(shù)碼錄音與播放的概述 .......................................... 1 錄放音的背景和意義 .................................................. 1 錄放音的發(fā)展前景 .................................................... 2 錄放音的設(shè)計(jì)思想 ................................................. 2 2 單片機(jī)的錄放音方案選擇 ................................................ 2 單片機(jī)的發(fā)展 ..................................................... 3 方案選擇 ......................................................... 3 3 單片機(jī)的錄放音硬件設(shè)計(jì)現(xiàn) .............................................. 4 凌陽 SPCE061A 單片機(jī)概述 .......................................... 4 凌陽 SPCE061A 單片機(jī)介紹 .................................... 4 凌陽 SPCE061A 單片機(jī)性能 .................................... 4 凌陽 SPCE061A 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) .............................. 5 凌陽 39。具有這樣功能的電子產(chǎn)品很多，但它們的體積都比較大，給我們帶來諸多不便。以凌陽 16 位單片機(jī)SPCE061A 為核心與 W29C040 外部儲(chǔ)存器相連達(dá)到實(shí)現(xiàn)的目的。從使用磁帶到現(xiàn)在的微處理器外加語音芯片的技術(shù)成長 ，使語音更加趨向完美。 錄放音的背景和意義 隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，語音的錄音與播放越來越普遍。用磁帶進(jìn)行語音錄放儲(chǔ)存的方法已經(jīng)有很長時(shí)間了，介于這種方式的產(chǎn)品隨處可見，但體積大，使用范圍小。 錄放音的發(fā)展前景 日常生活中指示燈、按鍵開關(guān)、廣告顯示屏 ，我們隨處可見。盡管語音系統(tǒng)集成電路發(fā)展歷史較短，但其憑借電體系龐大、應(yīng)用范圍廣、發(fā)展前景廣等優(yōu)點(diǎn)發(fā)展迅速，成為新一代寵兒。 錄放音的設(shè)計(jì)思想 基于單片機(jī)的數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是基于單片機(jī)為核心，選擇在語音系統(tǒng)方面優(yōu)秀的凌陽單片機(jī)，無需語音芯片。 設(shè)計(jì) DAC 放音部分時(shí)，因?yàn)檎Z音資源儲(chǔ)存到儲(chǔ)存器當(dāng)中時(shí)，需要把語音資源從儲(chǔ)存器 W29C040 取出解壓，進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼，在定時(shí)中斷的情況下進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，錄放音過程中需要用定時(shí)器進(jìn)行均勻采集數(shù)據(jù)，模擬語音信息濾波、放大，并用揚(yáng)聲器進(jìn)行放音。 單片機(jī)的發(fā)展 在人們的日常生活和現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)活動(dòng)中，單片機(jī)有著其廣泛應(yīng)用。就是將一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的基本功能在芯片上實(shí)現(xiàn)。綜上所述，單片機(jī)的性能得到不斷地提高和完善。凌陽公司研發(fā)的 39。凌陽公司研發(fā)的39。對(duì)不同應(yīng)用需求和不同領(lǐng)域，形成不同體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更低成本和更強(qiáng)的功能的優(yōu)化，體現(xiàn)凌陽 16 位單片機(jī)基于 SOC 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 ? 凌陽方案：凌陽單片機(jī)集成度高，內(nèi)部集成了 2 路 DA 轉(zhuǎn)換和 8 路的 AD 轉(zhuǎn)換，該芯片具有 DSP 處理能力 , 而且 AD 轉(zhuǎn)換中專門用于聲音的數(shù) /模轉(zhuǎn)換，并且凌陽單片機(jī)在語音的處理能力方面有優(yōu)勢(shì)。凌陽是 51 單片機(jī)和 DSP 之間的優(yōu)劣互補(bǔ)。 凌陽 SPCE061A 單片機(jī)概述 凌陽 SPCE061A 單片機(jī)介紹 隨著集成電路功能日漸成熟，單片機(jī)也由單純的控制擴(kuò)展到控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（ DSP）等領(lǐng)域。凌陽科技設(shè)計(jì)的 39。主要包含有模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）、數(shù) /模轉(zhuǎn)換（ DAC）、 WATCHDOG、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T/C（脈寬調(diào)制輸出 PWM）、并行輸入輸出 I/O、設(shè)備串行口 SIO、 低電壓檢測 LVD、異步串行通信口等。? nSPTM內(nèi)核， 39。專用包括 SP、 BP、 SR、 PC，通用包括 R1~R4。如圖 所示： 7 圖 時(shí)鐘電路 圖 鎖相環(huán)電路 鎖相環(huán)：倍頻系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)時(shí)鐘基頻（ 32768Hz），調(diào)整到 MHz、 MHz 、 MHz、 MHz、 ，作為系統(tǒng)時(shí)鐘 FOSC。 RES_B 加一個(gè)低電平就可以使 凌陽 SPCE061 A 單片機(jī)的復(fù)位電路 復(fù)位。 AGC 是 SPCE061A 單片機(jī)內(nèi)部自動(dòng)增益控制電路能監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號(hào)電平隨時(shí)跟蹤。然后這個(gè)具有直流分量的兩個(gè)信經(jīng)過兩個(gè)電容就加到 061A 的 MICP 和MICN 兩個(gè)引腳，經(jīng)過 061A 的自動(dòng)增益放大后送入 AD 轉(zhuǎn)換器，生成數(shù)字量的音頻電壓值。外接電阻小于 1K,恒流源可以短路。如圖 所示： 10 圖 DAC放音電路圖 外部儲(chǔ)存 器 W29CO40 電路 科技的發(fā)展帶動(dòng)所有電子產(chǎn)品，同樣語音功能的電子產(chǎn)品也得到了廣泛的應(yīng)用。 ? W29C040 的介紹 W29C040DIP 封裝芯片有 32 腳，電壓為 5V，內(nèi)部 512KI*8 位的快速閃存，它的結(jié)構(gòu)為 256kb 為一頁，單頁擦寫時(shí)間為 5ms,整片擦除時(shí)間 為 50ms。在這個(gè)聲音的范圍內(nèi)，可以分為音樂信號(hào)、聲音波形信號(hào)和語音信號(hào)三種。 數(shù)字音頻的采樣和量化 因?yàn)橐纛l信號(hào)是連續(xù)的信號(hào)，是模擬的信號(hào)，而計(jì)算機(jī)所采用的示數(shù)字算法，所以需將模擬的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。 15 ? 聲音文件：通過聲音錄入設(shè)備進(jìn)行錄制原始的聲音信號(hào)，直接記錄了真實(shí)的二進(jìn)制 數(shù)據(jù)文件比較大。 語音壓縮編碼基礎(chǔ) 語音壓縮編碼中的數(shù)據(jù)量的表達(dá)式是指： 數(shù)據(jù)量 =[（采樣頻率 量化位數(shù)） /8] 聲道數(shù)目。采用壓縮編碼的技術(shù)可以既保證對(duì)音頻的原始聲音的保持同時(shí)也保證了對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存容量的要求。譯碼則是將數(shù)字序列經(jīng)過譯碼和濾波恢復(fù)成模擬信號(hào)，是編碼的逆過程。它是在同原始語音數(shù)據(jù)有很大變化的情況下，對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行提取特征參數(shù)和編碼重建語音信號(hào)，譯碼是其逆過程。計(jì)算機(jī)的發(fā)展為語音編碼技術(shù)的研究提供了強(qiáng)有力的工具，超大規(guī)模的集成電路也 為語音編碼技提供了技術(shù)支持。如電話、機(jī)器提示音等。 凌陽音頻編碼算法 壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn) 不同的頻率影響著不同的編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的音頻質(zhì)量。凌陽音頻壓縮算法根據(jù)不同的壓縮比可以分為以下幾種（以壓縮 8KB 16 位的 WAVE 文件為例）： SACM_A2020 壓縮比為 8:1,8:， 8:； SACM_S480 的壓縮比為 80:3， 80:；SACM_S240 的壓縮比為 80:。 ? 參量編碼 參量編碼采用壓縮算法 SACM_S240。除此之外，還具有 FM 音樂合成式即 SACM_MS01。單片機(jī)對(duì)語音的控制如錄放音的技術(shù)廣泛的應(yīng)用到我們的生活當(dāng)中，語音處理分為 A/D 編碼處理、存儲(chǔ)解碼處理和 D/A 轉(zhuǎn)換等，如圖 圖 語音處理 由于 MIC 麥克風(fēng)生成的 WAVE 文件占用的儲(chǔ)存空間量比較大，對(duì)于單片機(jī)來說存儲(chǔ)這樣大容量的文件是不現(xiàn)實(shí)的，為了避免單片機(jī)的不足之處，凌陽公司提出了一個(gè)解決方案，那就是建立了 SACMLIB 庫及相應(yīng)的應(yīng)用程序接口 API 函數(shù)。下面介紹 SACMDVR的 API 函數(shù)。 ? 【 API 格式】 C： void SACM_DVR_ServiceLoop(void) ASM： Call F_SACM_DVR_ ServiceLoop 【功能說明】在錄音期間從 ADC 通道獲取語音數(shù)據(jù)信息，并以 SACM_A2020 的算法對(duì)其進(jìn)行編碼后存入外接儲(chǔ)存器 SRAM 中；在播放期 間從 SRAM 中獲取語音資料，并對(duì)其解碼，然后在等待中斷程序?qū)⑵渌统鼋o DAC 通道。 【參數(shù)】無 【返回值】無 ? 【 API 格式】 C： unsigned int SACM_DVR_Status(void) ASM： Call F_SACM_DVR_ Status 【功能說明】開始以自動(dòng)方式停止。 ? 【 API 格式】 C： void SACM_DVR_Decode(void) ASM： Call F_SACM_DVR_ Decode 【功能說明 】從語音隊(duì)列當(dāng)中獲取的 SACM_DVR 語音資料，并進(jìn)行譯碼，然后通過中斷服務(wù)子程序?qū)⑵渌腿?DAC 通道播放。 ? 【 API 格式】 ASM： Call F_FIQ_Service_ SACM_DVR ASM： Call F_IRQ1_Service_ SACM_DVR 【功能說明】用作 SACM_DVR 語音背景程序的中斷服務(wù)子程序。其他的中斷服務(wù)子程序安置在 IRQ1_TMA 中斷源上。采集到的數(shù)據(jù)通常要經(jīng)過壓縮編碼來達(dá)到減小數(shù)據(jù)量的目的，例如可以使用凌陽的A2020 壓縮算法進(jìn)行編碼。 DAC 放音的流程圖如圖 所示： 圖 放音流程圖 23 單片機(jī)與外部儲(chǔ)存器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 外擴(kuò)設(shè)計(jì)時(shí)，先進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)初始化，在進(jìn)行鍵盤掃描，判斷是由有按鍵按下。然后再對(duì)語音壓縮編碼算法的介紹，對(duì)壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了列表說明，對(duì)壓縮編碼的分類也進(jìn)行了說明，對(duì)常用的音頻形式和壓縮編碼波形編碼、參量編碼、混合編碼三種編碼技術(shù)進(jìn)行比較，對(duì)各自存在的優(yōu)缺點(diǎn) 也進(jìn)行對(duì)比，對(duì)選擇 SACM_DVR 編碼算法的 API 應(yīng)用程序接口函數(shù)介紹了幾個(gè)非常使用的函數(shù)。 外擴(kuò)流程圖如圖 所示： 24 開 始 系 統(tǒng) 初 始 化鍵 盤 掃 描是 否 有 鍵 按 下是 否 為 1 鍵初 始 化 f l a s h初 始 化 編 碼設(shè) 為 警 告 狀 態(tài)狀 態(tài) 判 斷停 止 錄 音初 始 化 f l a s h設(shè) 為 錄 音 狀 態(tài)停 止 播 放回 初 始 化狀 態(tài) 判 斷播 放 語 音 語 音 錄 入隊(duì) 列 狀 態(tài) 圖 外擴(kuò)流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試和功能實(shí)現(xiàn) 在做硬件時(shí)，使用萬用表對(duì)硬件進(jìn)行簡單的測試；而軟件時(shí)，使用 IDE 集成開發(fā)環(huán)境，編寫程序時(shí)，使用 C 語言和匯編語言。萬用表分別對(duì)元器件進(jìn)行簡單的測試，判斷其好壞。 軟件調(diào)試 SPCE061A 的開發(fā)方式 SPCE061A 的開發(fā)方式有使用在線調(diào)試器 PROBE、 EZPROBE 和 USB 轉(zhuǎn) TTL 下載器三種方式對(duì)程序進(jìn)行下載。 PROBE 連接圖如圖 所示： 圖 PROBE 連接圖 凌陽單片機(jī)的開發(fā)是通過 ERPBOBE 跟 PROBE 來實(shí)現(xiàn)的。 USB 轉(zhuǎn) TTL 串口來下載程序，解決了電腦無串口的難處，使用簡單。 現(xiàn)在對(duì)創(chuàng)建的新文件進(jìn)行編寫程序，先對(duì)主程序進(jìn)行編寫，編寫主程序 ， 再對(duì) 編寫它的匯編語言，編寫 程序 。對(duì)單片機(jī)的時(shí)鐘電路和按鍵電路、復(fù)位 電路、 DAC 放音電路、 MIC 錄音電路 和外擴(kuò)電路進(jìn)行 27 了設(shè)計(jì)，使其能實(shí)現(xiàn)錄放音的功能，而且還 對(duì) MIC 錄音的程序流程、 DAC 放音程序流程和總體流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，說明了設(shè)計(jì)的思路。 還 可以選擇 51 系列的單片機(jī)加上單獨(dú)的語音芯片 IDS 系列，也可以選擇凌陽單片機(jī)加上 HM628128A 存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)。 在這次畢業(yè) 設(shè)計(jì)當(dāng)中，非常感謝我的 老師 。整個(gè)過程，老師的細(xì)心輔導(dǎo)和他 對(duì)工作的認(rèn)真程度一直影響著我，非常值得我學(xué)習(xí)。 unsigned int ReadData=0。 unsigned int Addr_Counter_Tmp=0。 unsigned long int yxh=0。 Mode = Manual。 while(1) { //Key=()。 Addr = 0。 31 SP_InitWriteW29C040Flash()。 // case 0x02: //停止鍵 case 0x04: //停止鍵 /* switch(Status) { case Record: SACM_DVR_Stop()。 SP_Write_W29C040_One_Word(Addr,Ret)。 SP_Write