【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A2000、SACMS480、SACMS240。三者區(qū)別參看表 3，如下：表 3 凌陽(yáng)語(yǔ)音壓縮算法區(qū)別凌陽(yáng)音頻壓縮算法編碼方式編碼率（bps）壓縮比音質(zhì)SACM_A2000波形編碼16K, 20K, 24K8：1, 8：, 8：好SACM_S480混合編碼, 80：3, 80：中SACM_S240參數(shù)編碼80：差凌陽(yáng)語(yǔ)音的播放、錄制、合成和辨識(shí)要完成語(yǔ)音的播放、錄制、合成及辨識(shí)等工作，單片機(jī)需要強(qiáng)大的信息處理能力而凌陽(yáng)16位SPCE061A單片機(jī)則是為此而開(kāi)發(fā)的，其具有DSP功能，可處理大量信息，CPU最高時(shí)鐘頻率可達(dá)到49MHz，具備運(yùn)算速度高的優(yōu)點(diǎn)。凌陽(yáng)壓縮算法中SACM_A2000、SACM_S480、SACM_S240主要是用來(lái)放音，可用于語(yǔ)音提示，而DVR則用來(lái)錄音。常用的應(yīng)用程序接口API的功能及應(yīng)用語(yǔ)音和音樂(lè)與我們的生活有著相當(dāng)密切的關(guān)系，而單片機(jī)對(duì)語(yǔ)音的控制如錄放音、合成機(jī)辨識(shí)也廣泛應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中。語(yǔ)音處理大致可以分為A/D、編碼處理、存儲(chǔ)、解碼處理以及D/A等。然而，通過(guò)麥克風(fēng)輸入所生成的WAVE文件，其占用的存儲(chǔ)空間很大，對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)想要存儲(chǔ)大量的信息顯然很不可能實(shí)現(xiàn)的，而凌陽(yáng)的SPCE061A所采用的解決辦法即SACM_LIB，該庫(kù)將A/D、編碼、解碼、存儲(chǔ)及D/A做成相應(yīng)的模塊，對(duì)于每個(gè)模塊都有其應(yīng)用程序接口API，要實(shí)現(xiàn)某功能，用戶只需了解每個(gè)模塊所要實(shí)現(xiàn)的功能及其參數(shù)的內(nèi)容，然后調(diào)用該API函數(shù)即可。語(yǔ)音識(shí)別API介紹：BSR _Init Recognizer(int Audio Source)；初始化識(shí)別器BSR _Train(int Word ID, int Train Mode)；語(yǔ)音訓(xùn)練BSR _Delete SD Group(int SD Group No)；清除內(nèi)存BSR _Pause Recognizer()；暫停識(shí)別，但不釋放中斷等資源BSR _Resume Recognizer()；恢復(fù)被暫停的識(shí)別BSR _Get Recognizer Score()；獲得識(shí)別結(jié)果的可信度，返回值從4096到4096，數(shù)值越大表示輸入語(yǔ)音與特征模型的匹配度越高BSR _Enable CPU Indicator()；開(kāi)啟CPU狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。開(kāi)啟該功能后，IOA0和IOA1將發(fā)出每16ms電平變化一次的方波BSR _Disable CPU Indicator()；關(guān)閉CPU狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能BSR _Export SD Word(int Command ID)；使用函數(shù)庫(kù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)100 Word的數(shù)組BSR _SD Model[100]，可以把某條訓(xùn)練命令的特征模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出到這個(gè)數(shù)組中BSR _Import SD Word(int Command ID)；可以把BSR _SD Model數(shù)組中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入為某條語(yǔ)音命令的特征模型unsigned int BSR _SD Model[]；配合BSR _Export SD Word(int Command ID)與BSR _Import SD Word(int Command ID)函數(shù)使用，此數(shù)組的作用相當(dāng)于一個(gè)暫時(shí)的存儲(chǔ)區(qū)SACM_480采用混合編碼方式，壓縮比比較大，存儲(chǔ)容量大，音質(zhì)介于A2000和S240之間，適用于語(yǔ)音播放，如電子詞典詞庫(kù)等，所以本文采用了該算法，以下就SACM_480算法具體介紹其API函數(shù)的格式、功能、參數(shù)、返回值、備注。其相關(guān)API函數(shù)如下所示：1） API格式： C：int SACM_S480_Initial(int Init _Index)ASM：R1=[ Init _ Index]Call F_ SACM_ S480_Initial功能說(shuō)明：SACM_480語(yǔ)音播放之前的初始化。參數(shù)： Init _ Index=0：手動(dòng)方式 Init _ Index=1：自動(dòng)方式。返回值： 0：語(yǔ)音模塊初始化失敗。 1：語(yǔ)音模塊初始化成功。備注： 該函數(shù)用于對(duì)定時(shí)器、中斷和DAC等的初始化。2） API格式： C：void SACM_S480_ServiceLoop(void) ASM：Call F_ SACM_S480_ServiceLoop功能說(shuō)明：從資源中獲取SACM_S480語(yǔ)音資料，并將其填入解碼隊(duì)列中。參數(shù)： 無(wú)返回值： 無(wú)備注： 播放語(yǔ)音文件中數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)FF FF FFH數(shù)據(jù)時(shí)便停止播放。3） API格式： C： int SACM_S480_Play(int Speech _Index, int Channel, int Ramp _Set)ASM：R1=[ Speech _Index]R2=[ Channel]R3=[ Ramp _Set]Call SACM_S480_Play功能說(shuō)明： 播放資源中SACM_480語(yǔ)音。參數(shù)： Speech _Index：語(yǔ)音索引號(hào)。Channel：1. 通過(guò)DAC1通道播放。2. 通過(guò)DAC2通道播放。3. 通過(guò)DAC1和DAC2雙通道播放。Ramp _Set：0. 禁止音量增/減調(diào)節(jié)。1. 僅允許音量增調(diào)節(jié)。2. 僅允許音量減調(diào)節(jié)。3. 允許音量增/減調(diào)節(jié)。返回值： 無(wú)備注： ⑴ \，可在同一模塊的幾種算法中自動(dòng)選擇一種。⑵ Speech 。⑶ 中斷服務(wù)子程序中F_FIQ_Service_SACM_S480必須放在TMA_FIQ中斷向量上。4） API格式： ASM：Call F_FIQ_Service_SACM_S480功能說(shuō)明：用作SACM_S480語(yǔ)音背景程序的中斷服務(wù)子程序。通過(guò)前臺(tái)子程序（自動(dòng)方式的SACM_S480_ServiceLoop及手動(dòng)方式SACM_S480_Decode）進(jìn)行語(yǔ)音信息編碼，然后將其送入DAC通道播放。參數(shù)： 無(wú)返回值：無(wú)備注：SACM_S480語(yǔ)音背景子程序只有匯編指令形式，且應(yīng)該將此子程序安置在TMA_FIQ中斷源上。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)大體包括以下部分：電源模塊下載區(qū)音頻區(qū)（語(yǔ)音接收和語(yǔ)音識(shí)別）SPCE061A單片機(jī)最小系統(tǒng)液晶顯示模塊揚(yáng)聲器圖41設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框圖電源區(qū)：為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，通常采用系統(tǒng)配套的電池盒進(jìn)行供電，只要放入 3 節(jié) 5 號(hào)電池 就可以滿足供電需求了。下載區(qū)：程序就是通過(guò)這邊的接口下載到 SPCE061A 單片機(jī)的，當(dāng)然，在進(jìn)行在線調(diào)試時(shí)也能 上傳一些硬件信息到開(kāi)發(fā)環(huán)境中。音頻區(qū)：這里的麥克風(fēng)是用來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音輸入的，還有語(yǔ)音識(shí)別模塊配合進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)處理。 SPCE061A最小系統(tǒng)：SPCE061A最小系統(tǒng)中，包括SPCE061A芯片及其外圍的基本模塊，其中外圍的基本模塊有：晶振輸入模塊（OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（PLL）、復(fù)位電路（RESET）、指示燈（LED）等。 凌陽(yáng)61單片機(jī)61單片機(jī)61板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括有電源電路、音頻電路（含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，采用電池供電，方便隨身攜帶。61板上有調(diào)試器接口（Probe接口）以及下載線（EZ_Probe）接口，分別可接凌陽(yáng)科技的在線調(diào)試器、簡(jiǎn)易下載線，配合unSP IDE，可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試。 SPCE061A單片機(jī)是臺(tái)灣凌陽(yáng)公司研制的一個(gè)16位結(jié)構(gòu)的微控制器，將MCU、A/D、D/A、RAM、ROM集成在一塊芯片上，具有很高的集成度。同時(shí)具有較高運(yùn)算速度的1616位的乘法語(yǔ)音和內(nèi)積運(yùn)算指令，CPU 最高可達(dá)時(shí)鐘49MHz，因此在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既非常便利又比專用的DSP芯片便宜得多。系統(tǒng)支持10個(gè)中斷向量及14中斷源，具有較強(qiáng)的中斷處理能力，適合實(shí)時(shí)語(yǔ)音處理。并具有雙通道10位ADC方式的音頻輸出功能，配置帶自動(dòng)增益控制功能（AGC）的麥克風(fēng)輸入方式，為語(yǔ)音處理帶來(lái)了極大的便利。SPCE061A既具有體積小、集成度高、可靠性好的特點(diǎn)，又具有較強(qiáng)的中斷處理能力、高性能的價(jià)格比和功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng)及低功耗、低電壓的特點(diǎn)，所以非常適合用于嵌入式語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。凌陽(yáng)16位單片機(jī)所擁的一套指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境具有易學(xué)易用、效率高等特點(diǎn)。在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言編程，并可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的相互調(diào)用，語(yǔ)音的錄放只需調(diào)用相應(yīng)的庫(kù)函數(shù)就可實(shí)現(xiàn)。SPCE061A片內(nèi)還集成了一個(gè)ICE（在線仿真電路）接口，使得對(duì)芯片的編程和仿真變得非常方便，而且ICE接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽(yáng)科技提供的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（unSP IDE）可以對(duì)芯片進(jìn)行仿真；而程序的下載（燒寫(xiě)）也是通過(guò)該接口進(jìn)行下載。SPCE061A功能簡(jiǎn)介：（1）16位微處理器（2）工作電壓（CPU）～，（I/O）～（3）CPU時(shí)鐘：～（4）內(nèi)置2K字SRAM（5）內(nèi)置32K字FLASH（6）可編程音頻處理（7）晶體振蕩器（8）系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下（時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài)），耗電僅為2uA/（9）2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值）（10）2個(gè)10位DAC（數(shù)/位轉(zhuǎn)換）輸出通道（11）32位通用可編程輸入/輸出通道（12）14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A/B、時(shí)基、2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入和鍵喚醒（13）具備鍵喚醒的功能（14）使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S480可以播放壓縮的語(yǔ)音資源（15）鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)（16）32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘（17）7通道10位電壓摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和單通道聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（18）聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入容道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器，并具有自動(dòng)增益控制（AGC）功能（19）具備串行設(shè)備接樓（SIO）（20）具備低電壓復(fù)位（LVR）功能和低電壓檢測(cè)（LVD）功能（21）內(nèi)置ICE（在線仿真電路）接口（22）具有WatchDog功能SPCE061A 單片機(jī)代表了單片機(jī)發(fā)展的潮流，非常適合用于嵌入式語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。178。 它整合了多個(gè)常用的功能模塊，讓我們?cè)谶M(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)候不用外加過(guò)多的硬件就可方便的 完成一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這就是人們常說(shuō)的 SoC（System on chip）技術(shù)。178。 耗電少，可以滿足很多手提設(shè)備、掌上設(shè)備低能耗的需求，低能耗也是電子技術(shù)一直在追求的 一個(gè)目標(biāo)。178。 可方便的用來(lái)實(shí)現(xiàn)聲音錄制、播放，Midi 音樂(lè)合成和語(yǔ)音識(shí)別，相比別的單片機(jī)比較有特色。178。 可方便的完成一系列乘加的運(yùn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)一些數(shù)據(jù)處理比較容易，別的單片機(jī)一般都不具備這種 功能。178。 芯片里具備在線仿真調(diào)試電路，使調(diào)試和程序下載更加方便，也把仿真器和燒錄器的成本給節(jié) 省下來(lái)了。凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)語(yǔ)音處理的實(shí)現(xiàn)：凌陽(yáng)SPCE061A將語(yǔ)音處理相關(guān)各功能做成函數(shù)模塊，通過(guò)API調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些函數(shù)分為兩類:用于音頻資料播放的凌陽(yáng)音頻編碼（SACM）類和用于辨識(shí)語(yǔ)音的語(yǔ)音識(shí)別（BSR）類。對(duì)輸入生成的WAVE文件按不同的壓縮算法壓縮成SACM_A2000或SACM_S480等相應(yīng)語(yǔ)音資料后，就可利用SACMLIB庫(kù)對(duì)這些資料進(jìn)行處理。該庫(kù)將A/D、編碼、解碼、存儲(chǔ)及D/A做成相應(yīng)的模塊，每個(gè)模塊都有其應(yīng)用程序接口API函數(shù)，調(diào)用對(duì)應(yīng)函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)各自功能。如針對(duì)特定人語(yǔ)音辨識(shí)，SACMLIB庫(kù)中提供了包括C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言兩種格式定義的API函數(shù)，常用語(yǔ)音辨識(shí)API函數(shù)有:（1）SRAM初始化函數(shù)int BSRDeleteSDGroup（int）（2）訓(xùn)練函數(shù)int BSRTrain（int CommandID，int TrainMode）（3）識(shí)別初始化函數(shù)int BSRInitRecognizer（int AudioSource）（4）獲取識(shí)別結(jié)果函數(shù)int BSRGetResult（void）（5）停止識(shí)別函數(shù)void BSRStopRecognizer（void）（6）識(shí)別中斷程序BSRFIQRoutine配合語(yǔ)音壓縮及播放的相關(guān)API函數(shù)，即可構(gòu)成一個(gè)完整的語(yǔ)音應(yīng)用系統(tǒng)。SPCE061A的結(jié)構(gòu)如圖42所示：16位微控制器u’nSPTM+ICEFLASHRAMRAM雙16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)基中斷控制鎖相環(huán)振蕩器CPU時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘7通道10位ADC單通道ADC+ADG低電壓監(jiān)測(cè)/低電壓復(fù)位雙通道10位DAC輸出串行輸入輸出接口32管腳通用輸入輸出端口ICEENICESCKICESDAVcpXI/RXOMINCNAUD1AUD2IOA150IOB150IOB0（SCK）IOB1（SDA） 圖42 SPCE061A結(jié)構(gòu)圖 圖34 61原理圖 放在附錄部分 SPLC501液晶顯示模組 該模組是凌陽(yáng)公司的一款128*64點(diǎn)陣的液晶模組，驅(qū)動(dòng)芯片采用的是凌陽(yáng)SPLC501。模組接口簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便，功耗低，且可以完成較多液晶特效功能?？梢燥@示字符、漢字、圖形等，且灰度編程可調(diào)。圖43 SPLC501原理圖5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)所謂的開(kāi)發(fā)環(huán)境，其實(shí)就是一個(gè)或幾個(gè)電腦上的可執(zhí)行程序，不管是哪類單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境都至少具備如下的功能：l 程序編寫(xiě)：可以在開(kāi)發(fā)環(huán)境里錄入程序。l 編譯程序：負(fù)責(zé)把程序翻譯成機(jī)器碼。l 程序下載：把機(jī)器碼下載到仿真板或開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上。61 板開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境叫做集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（也稱 IDE），它除了具上面的三個(gè)功能外還可以組織多個(gè)程序文件形成一個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目，這樣更有利于一些大型系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和各功能模塊的模塊