【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 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 。體會到理論知識對實(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。 測試 2：當(dāng)按下 K2 鍵時(shí)，從 0XE0 地址開始放音，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，并且頓同步信號和移位時(shí)鐘信號由外部產(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)動能力。在錄音模式 下，語音信號，即聲波信號，通過麥克風(fēng)，將其轉(zhuǎn)換成電信號。這個(gè)時(shí)鐘相對于微控制器的速度來說較慢，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 (以下簡稱 RAC)。按下 NUM 鍵觸發(fā) INT1 中斷開始錄音，按下 STOP 鍵觸發(fā) INT0 中斷終止錄音。該模塊作為擬人機(jī)器人語音互系統(tǒng)的語音應(yīng)答模塊，可以對機(jī)器人識別的命令語音進(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）：表示對應(yīng)行未存儲任何語音； MAT 表項(xiàng)值的 bit15 為 1（ 1XXX XXXX XXXX XXXX），表示對應(yīng)的是某句語音的起始行； MAT 表項(xiàng)值的 bit15 為 0，其余各位是有效地址（ 0XXX XXXX XXXX XXXX），表示對應(yīng)的行是某句語音的一行，但不是起始行； ISD 的第一行總是某句語音的起始行。 DSP 可以通過 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 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(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。 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。 無論是人與人之間還是人與計(jì)算機(jī)之間的語音通信，語音處理，特別是語音數(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。 在語音記錄芯片中，美國 ISD 公司的 ISD 系列芯片倍受廣大用戶的青睞。對頻域分析處理，即對信號的頻率特性在頻譜中加以分析研究，這拓展了信號分析的范圍，是對不確定信號分析的主要方法。 關(guān)鍵詞 ： 語音信號處理 。 I 基于 DSP 的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 摘要 語音信號處理就是研究如何能更加有效地產(chǎn)生、傳輸和獲取語音信息的學(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，語音交互已經(jīng)成為人機(jī)交互的必要手段，而語音信號的采集處理是人機(jī)交互的前提和基礎(chǔ)。它采用直接模擬存儲專利技術(shù) ,把語音信號以原始的模擬形式直接存儲在片內(nèi)的EEPROM 存儲器中 .無須進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換和壓縮處理，沒有大多數(shù)固態(tài)數(shù)字化聲音存儲技術(shù)對聲音質(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 、無需專的語音開發(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)場錄放音系統(tǒng)。 1939 年產(chǎn)生了一種概念全新的語音處理技術(shù)，這就是著名的通道聲碼器技術(shù)。用 DSP 控制語音芯片，再把 DSP和語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)外部中斷請求信號。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)，處理器從程序存儲器的 0FF80h 單元開始執(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 REDAY 信號。 BFSR0~BFSR1: 用于接收輸入的幀同步脈沖。來自緩沖串行口發(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 、自動靜噪及高密 度多電平閃爍存貯陳列。差分驅(qū) 10 動時(shí) ,信號最大幅度為峰峰值 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 周期開始時(shí)被清除。 ISD4004 內(nèi)部存儲器分為 2400 行，每行 1600 列。同一句語音的地址在 MAT 中總是連續(xù)存儲的。要播放第幾條語句，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 即開始，遇以語句 EOM 時(shí)自動停止放音。為了理解其工作原理，有必要先介紹器件的存儲結(jié)構(gòu)。因此，微控制器很容易通過軟件查詢 RAC的方法來確定何時(shí)已到達(dá)行末。但此時(shí)的電信號很微弱，需要經(jīng)放大電路，放大語音信號。有時(shí)喇叭放音會出現(xiàn)失真現(xiàn)象，這是可能是運(yùn)放的增益過高所致，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 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 測試結(jié)果