【正文】 圖 35 ISD4004 供電模塊 18 DSP 控制 ISD4004 模塊 圖 36 錄放電路 PCB 設(shè)計(jì) 圖 37 PCB 板 19 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖 系 統(tǒng) 軟 件設(shè)計(jì)包括 C5402 初始化程序、 C5402McBSP 初始化程序、 ISD4004錄音子程序和 ISD4004 放音子程序。Reset 接收 STM SPCR2,McBSP1_SPSA STM 0000h,McBSP1_SPSD 。等待兩個(gè)周期 STM SPCR1,McBSP1_SPSA STM 1801h,McBSP1_SPSD 。 CLR EA。ISD 低位地址 MOV 21H,00H 。 SETB 。 REC2: ACALL YS50 。OVF=0 芯片溢出 JNB AN, REC3。 REC6: CLR SCLK 。等待 AN=1 DJNZ 36H, REC8。SETPLAY 16 位 。無(wú) OVF EOM 繼續(xù)放音 SETB LED 。時(shí)鐘 SCLK=0 SETB SS 。關(guān)片選 ACALL YS50 。50mS 延時(shí) ACALL YS50 。體會(huì)到理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐有很大的指導(dǎo)作用，只有在正確理論的指引下才能設(shè)計(jì)出合乎實(shí)際需要的硬件電路。 測(cè)試 2：當(dāng)按下 K2 鍵時(shí)，從 0XE0 地址開(kāi)始放音，運(yùn)行結(jié)果與預(yù)期相同。停止當(dāng)前操作 STOP 8 位 STOPP: MOV A,30H 。等待 AN=0 AJMP PLAY1 。開(kāi)片選 CLR SCLK 。發(fā) 11110 XXXXXXXX ACALL ISDX 。延時(shí)錄音 JB AN,REC6 。 REC7: SETB LED 。停止當(dāng)前操作 REC5: JNB STOP,REC6 。發(fā) 1011 0XXX ACALL ISDX。 SETB SS 。發(fā)地址 A7A0 ACALL ISDX。 MAS1: JB AN,MAS0 。 MOV BFSX, 0FFH。RDATDLY=01 STM XCR1,McBSP1_SPSA STM 0080h,McBSP1_SPSD 。采樣率發(fā)生器由DSP 內(nèi)部產(chǎn)生，幀同步脈沖低電平有效，并且頓同步信號(hào)和移位時(shí)鐘信號(hào)由外部產(chǎn)生。本系統(tǒng)采用采用 LM386功率放大器，以提高揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)能力。在錄音模式 下，語(yǔ)音信號(hào)，即聲波信號(hào)，通過(guò)麥克風(fēng)，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于微控制器的速度來(lái)說(shuō)較慢，上例為 200ms。 ISD40048MP 內(nèi)置了特殊的信息尋址機(jī)制，即行地址時(shí)鐘 (以下簡(jiǎn)稱 RAC)。按下 NUM 鍵觸發(fā) INT1 中斷開(kāi)始錄音，按下 STOP 鍵觸發(fā) INT0 中斷終止錄音。該模塊作為擬人機(jī)器人語(yǔ)音互系統(tǒng)的語(yǔ)音應(yīng)答模塊，可以對(duì)機(jī)器人識(shí)別的命令語(yǔ)音進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)應(yīng)答。 表 1 MAT 實(shí)例 MAT bit15 實(shí)際行地址 句 1000 0000 0000 0000 1 0000 0000 0000 0000 1 0000 0000 0000 0001 0 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0002 0 0000 0000 0000 0002 1000 0000 0000 0003 1 0000 0000 0000 0003 2 0000 0000 0000 0005 0 0000 0000 0000 0005 0000 0000 0000 0006 0 0000 0000 0000 0006 1000 0000 0000 0004 1 0000 0000 0000 0004 4 0000 0000 0000 0007 0 0000 0000 0000 0007 0000 0000 0000 0008 0 0000 0000 0000 0008 放音時(shí)， DSP 從 MAT 表頭開(kāi)始搜索 bit15 為 1 的表項(xiàng)。建立 MAT 的規(guī)則如下： MAT 表項(xiàng)值全為 0（ 0000 0000 0000 0000）：表示對(duì)應(yīng)行未存儲(chǔ)任何語(yǔ)音； MAT 表項(xiàng)值的 bit15 為 1（ 1XXX XXXX XXXX XXXX），表示對(duì)應(yīng)的是某句語(yǔ)音的起始行； MAT 表項(xiàng)值的 bit15 為 0，其余各位是有效地址（ 0XXX XXXX XXXX XXXX），表示對(duì)應(yīng)的行是某句語(yǔ)音的一行，但不是起始行； ISD 的第一行總是某句語(yǔ)音的起始行。 DSP 可以通過(guò) SPI 接口獲得每次錄音結(jié)束時(shí)的 ISD 內(nèi)部信息指針，據(jù)此構(gòu)建一個(gè)信息地址表（ MAT），并將此表存入 Flash Memory 中，作為以后錄放、刪除操作時(shí)信息管理的依據(jù)。 指令格式是 (8 位控制碼 )加 (16 位地址碼 )。 1mF 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。若要求更高精度 ,可從本端輸入外部時(shí)鐘 (如前表所列 )。 行地址時(shí)鐘 (RAC) 漏極開(kāi)路輸出。 串行時(shí)鐘 (SCLK) ISD 的時(shí)鐘輸入端 ,由主控制器產(chǎn)生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。單端輸入時(shí) , 信號(hào)由耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值 32mV,耦合電容和本端的 3KΩ 電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的 低端截止頻率。 9 ISD4004 介紹 性能簡(jiǎn)述和引腳圖 ISD4004 系列工作電壓 3V,單片錄放時(shí)間 8 至 16 分鐘 ,音質(zhì)好 ,適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn) 品中。代碼生成工具是將源程序進(jìn)行編譯、匯編并鏈接成可執(zhí)行程序。 BDX0 ~BDX1: 緩沖串行口數(shù) 據(jù)發(fā)送端。串行數(shù)據(jù)由 BDR0/BDR1 端接收后，傳送到緩沖串行口接收移位寄存器（ BRSR）。如果外部器件沒(méi)有做好傳送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備（ REDAY 為低電平），處理器就等待一個(gè)周期，再檢查 REDAY 信號(hào)。 RS 有效時(shí)， DSP 結(jié)束當(dāng)前正在執(zhí)行的操作， CPU 和外設(shè)重新初始化。 IACK 有效時(shí)，表示接收到一次中斷，程序計(jì)數(shù)器按照 A15~A0 所指示的位置取出中斷向量。 D15(MSB)~ D0(LSB):16 位并行數(shù)據(jù)總線。 TMS320C5402 的運(yùn)行速度為 40MIPS(每秒執(zhí)行 40 百萬(wàn)條指令 )。在實(shí)際生活中，本系統(tǒng)可以應(yīng)用在汽車倒車系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、公交車報(bào)站以及醫(yī)院的病房室等應(yīng)用之中。 無(wú)論是人與人之間還是人與計(jì)算機(jī)之間的語(yǔ)音通信，語(yǔ)音處理，特別是語(yǔ)音數(shù)字處理的理論和技術(shù)，具有特別重要的作用。這種 “ 波形原則 ”幾乎統(tǒng)治了其后整整一百年。 在語(yǔ)音記錄芯片中，美國(guó) ISD 公司的 ISD 系列芯片倍受廣大用戶的青睞。對(duì)頻域分析處理，即對(duì)信號(hào)的頻率特性在頻譜中加以分析研究，這拓展了信號(hào)分析的范圍，是對(duì)不確定信號(hào)分析的主要方法。 關(guān)鍵詞 ： 語(yǔ)音信號(hào)處理 。 I 基于 DSP 的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 摘要 語(yǔ)音信號(hào)處理就是研究如何能更加有效地產(chǎn)生、傳輸和獲取語(yǔ)音信息的學(xué)科。特征參數(shù) 。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)處理和信息技術(shù)的發(fā)展，語(yǔ)音交互已經(jīng)成為人機(jī)交互的必要手段，而語(yǔ)音信號(hào)的采集處理是人機(jī)交互的前提和基礎(chǔ)。它采用直接模擬存儲(chǔ)專利技術(shù) ,把語(yǔ)音信號(hào)以原始的模擬形式直接存儲(chǔ)在片內(nèi)的EEPROM 存儲(chǔ)器中 .無(wú)須進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮處理，沒(méi)有大多數(shù)固態(tài)數(shù)字化聲音存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)聲音質(zhì)量的影響，從而減少了失真，提高了錄放音質(zhì)量，并具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、可反復(fù)錄放 、無(wú)需專的語(yǔ)音開(kāi)發(fā)工具、能隨意更改內(nèi)容和耗 2 電少等優(yōu)點(diǎn)，很適合于現(xiàn)場(chǎng)錄放音系統(tǒng)。 1939 年產(chǎn)生了一種概念全新的語(yǔ)音處理技術(shù)，這就是著名的通道聲碼器技術(shù)。用 DSP 控制語(yǔ)音芯片，再把 DSP和語(yǔ)音芯片嵌入到通信設(shè)備，智能儀器，治安報(bào)警及兒童玩具中，就可做成語(yǔ)音播放的機(jī)器，應(yīng)用范圍廣泛。技術(shù)關(guān)鍵是理解 ISD4004 語(yǔ)音芯片操作功能的時(shí)序圖，內(nèi)部地址構(gòu)架，以及與 DSP 之間的 SPI 通信模式。指令周期為 25ns。 D15~D0 用于 CPU 與外部數(shù)據(jù) /程序存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。當(dāng) OFF 為低電平時(shí)， IACK 也變成高阻狀態(tài)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng) RS 有效，強(qiáng)迫程序計(jì)數(shù)器變成 0FF80h，當(dāng) RS 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，處理器從程序存儲(chǔ)器的 0FF80h 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。注意，如果軟件編程 2 個(gè)以上等待狀態(tài)，處理器才檢測(cè) REDAY 信號(hào)。 BFSR0~BFSR1: 用于接收輸入的幀同步脈沖。來(lái)自緩沖串行口發(fā)送移位寄存器（ BXSR）的數(shù)據(jù)經(jīng) BDX 引腳串行傳送出去。代 碼調(diào)試工具是對(duì)可執(zhí)行程序進(jìn)行調(diào)試，使其能夠達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)。芯片采用 CMOS 技術(shù) ,內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器 、自動(dòng)靜噪及高密 度多電平閃爍存貯陳列。差分驅(qū) 10 動(dòng)時(shí) ,信號(hào)最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。每個(gè) RAC 周期表示 ISD 存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004 系列中的 存貯器共 2400 行 )。由于內(nèi)部 的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定 ,故上述推薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。本端接 VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。 ISD 的任何操作 (含快進(jìn) )如果遇到 EOM 或 OVF,則產(chǎn)生一個(gè)中斷 ,該中 斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開(kāi)始時(shí)被清除。 ISD4004 內(nèi)部存儲(chǔ)器分為 2400 行，每行 1600 列。同一句語(yǔ)音的地址在 MAT 中總是連續(xù)存儲(chǔ)的。要播放第幾條語(yǔ)句，則尋找第幾個(gè) bit15 為 1的表項(xiàng)。 ISD4004 與 DSP 的 SPI 時(shí)序配合 根據(jù) ISD4004 的時(shí)序要求， DSP 設(shè)置串口為 SPI 工作模式，發(fā)送數(shù)據(jù)先于串行時(shí)鐘半個(gè)周期建立、數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿發(fā)送。放音時(shí)按下 NUM 即開(kāi)始，遇以語(yǔ)句 EOM 時(shí)自動(dòng)停止放音。為了理解其工作原理，有必要先介紹器件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。因此，微控制器很容易通過(guò)軟件查詢 RAC的方法來(lái)確定何時(shí)已到達(dá)行末。但此時(shí)的電信號(hào)很微弱，需要經(jīng)放大電路，放大語(yǔ)音信號(hào)。有時(shí)喇叭放音會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，這是可能是運(yùn)放的增益過(guò)高所致，需要在 1腳和 8腳之間加一個(gè) 10uF電容或串聯(lián)一個(gè) 10K電位器調(diào)整一下。 軟 件 設(shè) 計(jì)的重點(diǎn)是對(duì) McBSPO 的設(shè)置，按照電路系統(tǒng)硬件接口的設(shè)計(jì)要求設(shè)置 McBSP0 的相關(guān)寄存器，使其工作在 SPI 模式下。XWDLEN1=100,發(fā)送數(shù)據(jù)每幀 24bit STM XCR2,McBSP1_SPSA STM 0001h,McBSP1_SPSD STM SRGR1,McBSP1_SPSA STM 00ffh,McBSP1_SPSD ； CLKGDV=0xFF,SPI 的時(shí)鐘 =DSP 時(shí)鐘 /256 STM SRGR2,McBSP1_SPSA STM 20xxh,McBSP1_SPSD STM PCR,McBSP1_SPSA STM 0a08h,McBSP1_SPSD 。 MOV BCLKX, 0FFH。等按 AN 鍵 DJNZ 3AH,MAS1 。 MOV A,21H 。關(guān)片選 。 SETB SS 。中斷 RESET JB AN,REC5 。關(guān)指示燈 MOV 36H,15 。等待 AN=1 DJNZ 36H,REC9。發(fā) SETPLAY SETB SS 。時(shí)鐘 SCLK=0 SETB SCLK 。順序放音 ISD 上電 POWERUP UP: MOV A,20H 。發(fā) 0X11 0XXX ACALL ISDX 。 圖 53 測(cè)試結(jié)果