【文章內(nèi)容簡介】 十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C/C++和匯編的混合編程，其主要功能如下： 具有集成可視化代碼編輯界面，用戶可通過其界面直接編寫 C、匯編、 .cmd文件等； 含有集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化 C 編譯器、鏈接器等，將代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能集成到一個軟件環(huán)境中； 高性能編輯器支持匯編文件的動態(tài)語法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語法錯誤； 工程項(xiàng)目管理工具可對用戶程序?qū)嵭许?xiàng)目管理。在生成目標(biāo)程序和程序庫的過程中 ，建立不同程序的跟蹤信息，通過跟蹤信息對不同的程序進(jìn)行分類管理； 基本調(diào)試工具具有裝入執(zhí)行代碼、查看寄存器、存儲器、反匯編、變量窗口等功能，并支持 C源代碼級調(diào)試； 斷點(diǎn)工具，能在調(diào)試程序的過程中，完成硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)和條件斷點(diǎn)的設(shè)置； 探測點(diǎn)工具，可用于算法的仿真，數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)視等； 分析工具，包括模擬器和仿真器分析，可用于模擬和監(jiān)視硬件的功能、評價代碼執(zhí)行的時鐘； 數(shù)據(jù)的圖形顯示工具，可以將運(yùn)算結(jié)果用圖形顯示，包括顯示時域 /頻域波形、眼圖、星座圖、圖像等，并能進(jìn)行自動刷新； 提供 GEL 工具 ,利用 GEL 擴(kuò) 展語言，用戶可以編寫自己的控制面板 /菜單，設(shè)置 GEL 菜單選項(xiàng)，方便直觀地修改變量，配置參數(shù)等； 支持多 DSP 的調(diào)試； 支持 RTDX 技術(shù)，可在不中斷目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn) DSP 與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換； 提供 DSP/BIOS 工具，增強(qiáng)對代碼的實(shí)時分析能力。 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。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。芯片設(shè)計是基于所有操作必須由微控制器控制 ,操作命令可通過串行通信接口 SPI送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù) , 每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器 中 ,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲 ,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮 造成的量化噪聲和 金屬聲 。采樣頻率可,頻率越低 ,錄放時間越長 ,而音質(zhì)則有所下 降 ,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中 ,可在斷電情況下保存 100 年 (典型值 )，反復(fù)錄音 10 萬次 圖 5 ISD4004 引腳圖 圖 23 ISD4004 管腳分布圖 引腳描述 電源 :(VCCA,VCCD) 為使噪聲最小 ,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線 ,并且分別引到外封裝的 不同管腳上 ,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線 ,盡可能在靠近供電端處相連 ,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。 地線 :(VSSA,VSSD) 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。 同相模擬輸入 (ANA IN+) 這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動 。單端輸入時 , 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。差分驅(qū) 10 動時 ,信號最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。 反相模擬輸入 (ANA IN) 差分驅(qū)動時 ,這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入 ,最大幅度為 峰峰值 16mV 音頻輸出 (AUD OUT) 提供音頻輸出 ,可驅(qū)動 5KΩ 的負(fù)載。 片選 (SS) 此端為低 ,即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 串行輸入 (MOSI) 此 端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD 輸入。 串行輸出 (MISO) ISD 的串行輸出端。 ISD 未選中時 ,本端呈高阻態(tài)。 串行時鐘 (SCLK) ISD 的時鐘輸入端 ,由主控制器產(chǎn)生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中斷 (/INT) 本端為漏極開路輸出。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測到 EOM 或 OVF 時 ,本端變低并保 持。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用 RINT 指令讀取。 OVF 標(biāo)志 指示 ISD 的錄、放操作已到達(dá)存儲器的未尾。 EOM 標(biāo)志 只在放音中檢測到內(nèi)部的 EOM 標(biāo)志時 ,此狀態(tài)位才置1。 行地址時鐘 (RAC) 漏極開路輸出。每個 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 )。該信號 175ms 保持高電平 ,低電平為 25ms?？爝M(jìn)模式下 ,RAC 的 是高電 平 , 為低電平。 圖 24 RAC 周期 外部時鐘 (XCLK) 本端內(nèi)部有下拉元件。芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校 ,誤差在 +1%內(nèi)。商業(yè)級 芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) , 頻率變化在 +%內(nèi)。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi) ,頻率變化 在 6/+4%內(nèi) ,此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度 ,可從本端輸入外部時鐘 (如前表所列 )。由于內(nèi)部 的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定 ,故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要 ,因內(nèi)部首 先進(jìn)行了分頻。在不外接地時鐘時 ,此端必須接地。 自動靜噪 (AMCAP) 當(dāng)錄音信號電平下降 到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時 ,自動靜噪功能使信號衰弱 ,這樣有 助于養(yǎng)活無信號 (靜音 )時的噪聲。通常本端對地接 1mF 的電容 ,構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部 分。檢出的峰值電平與內(nèi)部 11 設(shè)定的閾值作比較 ,決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號時 ,自動靜噪電路不 衰減 ,靜音時衰減 6dB。 1mF 的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。 SPI（串行外設(shè)接口 ） ISD4004 工作于 SPI 串行接口。 SPI 協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 ,協(xié)議假定微控制 器的 SPI 移 位寄存器在 SCLK 的下降沿動作 ,因此對 ISD4004 而言 ,在時鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù) ,在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。協(xié)議的具體內(nèi)容為： 所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于 SS 下降沿。 SS 在傳輸期間必須保持為低電平 ,在兩條指令之間則保持為高電平。 數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入 ,在下降沿移出。 SS 變低 ,輸入指令和地址后 ,ISD 才能開始錄放操作。 指令格式是 (8 位控制碼 )加 (16 位地址碼 )。 ISD 的任何操作 (含快進(jìn) )如果遇到 EOM 或 OVF,則產(chǎn)生一個中斷 ,該中 斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時被清除。 使用 讀 指令使中斷狀態(tài)位移出 ISD 的 MISO 引腳時 ,控制及地址數(shù)據(jù)也應(yīng)同步從 MOSI 端移入。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。當(dāng)然 ,也允許在一個 SPI 周期里 ,同時執(zhí)行讀狀 態(tài)和開始新的操作 (即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容 )。 所有操作在運(yùn)行位 (RUN)置 1 時開始 ,置 0 時結(jié)束。 所有指令都在 SS 端上升沿開始執(zhí)行。 信息管理 在采用本模塊的擬人機(jī)器人語言交互系統(tǒng)中，若干條語音按順序分別被錄入到芯片，并 將其編程為 3 等。 DSP 可以通過 SPI 接口獲得每次錄音結(jié)束時的 ISD 內(nèi)部信息指針，據(jù)此構(gòu)建一個信息地址表（ MAT），并將此表存入 Flash Memory 中，作為以后錄放、刪除操作時信息管理的依據(jù)。 ISD4004 內(nèi)部存儲器分為 2400 行，每行 1600 列。對器件尋址即選擇一行，從行首開始錄放，而每行中的列不可尋址。對于 8kHz 采樣率的 ISD4004，采樣間隔為 125μs 。器件地址分辨率可按如下計算： (1/Fs)1600=200ms 12 由于 ISD4004 內(nèi)部可尋址多達(dá) 2400 行，而每行固定存儲 200ms 語音，為了可錄放、刪除任意長度的語音，有必要建立 MAT。 MAT 跟蹤每一條語音的開始地址以及每一個信息碎塊的開始結(jié)束地址。 ISD4004 共 2400 行，實(shí)際只需要 12 位地址即可完成尋址。為節(jié)省 MAT 存儲空間，將地址最高位 bit15 作為語音起始點(diǎn)標(biāo)志。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。同一句語音的地址在 MAT 中總是連續(xù)存儲的。由若干行組成的句語音，它的各行地址總是從小到大，但不一定兩兩相連。以行地址為表項(xiàng)的 MAT，所要求的存儲空間是較大的。本例中為 2400 行語句，則要求 MAT 具有 2400 個表項(xiàng)。為了減小 MAT 大小，也可對語音進(jìn)行分塊。若 8 以位為一個語音塊，則 MAT 大小減小為 300 個表項(xiàng)。經(jīng)過幾次錄音和刪除手，建立的 MAT 如表 1所示。 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， DSP 從 MAT 表頭開始搜索 bit15 為 1 的表項(xiàng)。要播放第幾條語句，則尋找第幾個 bit15 為 1的表項(xiàng)。由于 RAC 的周期和器件的行相同，且其低脈沖時間長達(dá) 25ms， 在播放當(dāng)前行語音的同時， RAC 觸發(fā) DSP 的 INT3 中斷。 INT3 中斷服務(wù)程序驗(yàn)證下一行 bit15 是否為 1，若不為 1 則將該行地址送入 ISD，則輸入的地址不會立刻生效，而是在緩沖器中等待當(dāng)前結(jié)束；若為 1則指示下一行為新語句開始地址， DSP 不送任何指令。放音遇到 EOM 或者 OVF 時產(chǎn)生 INT 中斷， 13 停止放音。 錄音時，按 K2 鍵啟動錄音操作， DSP 首先找出 MAT 中的個全 0 行，發(fā)錄音指令；在錄制當(dāng)前行的同時， DSP 等待 RAC 信號觸發(fā) INT3 中斷，中斷服務(wù)程序繼續(xù)尋找全 0行、發(fā)帶該行地址的錄音指令，直到按 STOP 鍵觸發(fā) INT0 中斷發(fā)錄音停止命令為止。刪除語音可通過將相應(yīng)語音行全置零來完成。 本文詳細(xì)闡述了 TMS320VC5402 DSP 與 ISD4004 語音錄放芯片的 SPI 接口設(shè)計、 ISD4004 的語音信息管理以及 DSP 與 ISD4004 之間的通訊與控制程序算法的設(shè)計。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)時應(yīng)答。 ISD4004 與 DSP 的 SPI 時序配合 根據(jù) ISD4004 的時序要求， DSP 設(shè)置串口為 SPI