【正文】 _ group AD transformation and the online simulation and so on rich function W29C040 M FLASH memory chip, uses it to save insults the positive form the pronunciation resources, may long reach 4 minutes pronunciations recording and sending out. This system may widely apply to a demand recording longer situation. If the temperature examination memory broadcast system, from records application plan and so on voice prompt KEYWORDS SPCE061A ,W29C040,flash memory,voice record 第 3 章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 方案的選擇 當(dāng)今微型計算機技術(shù)的發(fā)展形成兩大技術(shù)分支：一是以微處理器 MPU 為核心組成的通用微機系統(tǒng)；另一分支是發(fā)展面向?qū)ο蟮挠糜趯崟r測控的微控制器 MCU即單片機。凌陽科技推出的μ ’nSP? 單片機就是基于 SOC 的新型數(shù) /模混合的系統(tǒng)芯片。另外，凌陽單片機還增加了適合與DSP 的某些特殊指令；有的還嵌入了 LCD 控制 /驅(qū)動和雙音多頻發(fā)生器功能。凌陽公司為μ ’nSP? 單片機的應(yīng)用開發(fā)提供了較為完善的開發(fā)支持工具。因此，我們本次畢業(yè)設(shè)計選擇μ ’nSP?單片機來做一個復(fù)讀機，在做的過程中熟悉一下凌陽單片機。我個人認為，除了其速度不夠快外，集成度不高是 51 最大的缺點。 2 DSP 方案 :在數(shù)字信號處理方面，處處可以見到 DSP 的身影。 DSP 強大的數(shù)據(jù)處理能力是讓眾多的單片機都望塵莫及的。 SPCE061A是臺灣凌陽公司生產(chǎn)的十六位單片機，該單片機內(nèi)置有 2 路 DA 轉(zhuǎn)換， 8 路 AD 轉(zhuǎn)換及在線仿真等豐富的功能，這些都為我們實現(xiàn)數(shù)碼錄音和播放提供良好的方便條件， W29C040 是臺灣華邦公司生產(chǎn)的 4M 位的 FLASH 存儲芯片，利用它存儲凌陽格式的語音資源，可以長達 4 分鐘語音錄放。如錄音筆、自錄語音提示等應(yīng)用方案。在此環(huán)境中，支持標準 C 語言，可以實現(xiàn) C 語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且，提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就會很容易完成語音錄放 綜上所述，我們選擇了凌陽方案。凌陽的 16 位單片機就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè) 計的。圍繞μ ’nSP? 所形成的 16 位μ ’nSP?系列單片機（以下簡稱μ ’nSP? 家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以μ ’nSP?內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的 ROM、 RAM 和功能豐富的各種外設(shè)接口部件。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu) ，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。這樣做無疑會使每一種派生產(chǎn)品具有更強的功能和更低的成本。另外，模塊化的結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)擴展，以適應(yīng)不同用戶的需求。 高性能價格比 μ ’nSP? 家族片內(nèi)帶有高尋址能力的 ROM、靜態(tài) RAM 和多功能的 I/O 口。 功能強、效率高的指令系統(tǒng) μ ’nSP? 指令系統(tǒng)的指令格式緊湊，執(zhí)行迅速 ,并且其指令結(jié)構(gòu)提供了對高級語言的支持 ,這可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間。另外，μ ’nSP? 家族的工作電壓范圍大，能在低電壓供電時正常工作，且能用電池供電。 SPCE061A 是繼μ ’nSP? 系列產(chǎn)品 SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款 16位結(jié)構(gòu)的微控制器。較高的處理速度使μ ’nSP? 能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。 性能 16 位μ ’nSP? 微處理器； 工作電壓 (CPU) VDD 為 ~ (I/O) VDDH 為 ~ CPU 時鐘： ~ ； 內(nèi)置 2K 字 SRAM； 內(nèi)置 32KFLASH； 可編程音頻處理； 晶體振蕩器 。 SPCE061A系統(tǒng)的特性參數(shù)如表 32 SPCE061A 最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)接線如圖 33 在 OSC0、 OSC1 端接上晶振及諧振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 VCP 端接上相應(yīng)的電容電阻后即可工作。 SPCE061A開發(fā)方法 SPCE061A的開發(fā)是通過在線調(diào)試器 PROBE實現(xiàn)的。用它可以替代在單片機應(yīng)用項目的開發(fā)過程中常用的軟件工具 —— 硬件在線實時。 它既是一個編程器（即程序燒寫器），又是一個實時在線調(diào)試器。 真器和程序燒寫器。 PROBE工作于凌陽 IDE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，其 5芯的仿真 圖 34機、 PROBE、用戶目標板三者之間的連接示意圖，圖 35連接圖。一個復(fù)雜或功能強大的語音，圖象處理系統(tǒng)需要很大的 ,不同的存儲器（ ROM,FLASH,SRAM）的存儲空間。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于需求的錄音較長的場合。本系統(tǒng)提供 W29C040 相關(guān)的讀寫模塊，此模塊也可應(yīng)用于 W29C040 同系列的相關(guān) FLASH芯片中。管腳表如下： 管腳名稱 功能描述 A0A18 地址的輸入口 DQ0DQ7 數(shù)據(jù)的輸入 /輸出口 CE 片選腳 OE 讀腳 WE 寫腳 Vdd 5V 腳 Vss 地 讀寫時序圖（ 1） 讀時序圖 （ 2）在數(shù)據(jù)保護模式 下的頁寫時序圖 （ 3） 寫結(jié)果判斷時序圖 W29C040 寫、擦除流程圖 （ 1）去掉寫保護流程圖 （ 2） 片擦除流程圖 (3) 頁寫流程圖 (4)寫結(jié)束判斷流程圖 （ 1）去掉寫保護流程圖 （ 2）片擦除流程圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 36數(shù)碼錄音播放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)包括按鍵部分、音頻錄入部分、音頻輸出部分和 W29C040 存儲擴展等四部分。 音頻錄入部分：主要是由 MIC、自動增益電路、 AD 轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，通過 MIC采樣語音數(shù)據(jù)，并經(jīng)內(nèi)置自動增益電路處理、 AD 轉(zhuǎn)換后，編碼并存儲到 W29C040 FLASH 中。 W29C040 存儲擴展部分：通過 SPCE061AIO 口的控制，將錄音編碼后的數(shù)據(jù)存儲到 W29C040 中。播放結(jié)束后，可以繼續(xù)錄入下一段語音 。音頻錄入部分詳細電路圖如圖 37 圖 37音頻錄入部分電路原理圖 音頻輸出部分詳細電路圖如圖 38 圖 38音頻輸出部分原理圖 第 4 章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 凌陽音頻介紹 我們所說的音頻是指頻率在 20 Hz～ 20 kHz的聲音信號，分為：波形聲音、語音和音樂三種，其中波形聲音就是自然界中所有的聲音，是聲音數(shù)字化的基礎(chǔ)。語 音是對講話聲音的一次抽象。音樂與語音相比更規(guī)范一些，是符號化了的聲音。樂譜是符號化聲音的符號組，表示比單個符號更復(fù)雜的聲音信息內(nèi)容。 數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于：采樣頻率和量化位數(shù)這兩個重要參數(shù)。 音 頻格式的介紹 音頻文件通常分為兩類：聲音文件和 MIDI 文件 （ 1）聲音文件：指的是通過聲音錄入設(shè)備錄制的原始聲音，直接記錄了真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大； （ 2） MIDI 文件：它是一種音樂演奏指令序列，相當(dāng)于樂譜，可以利用聲音輸出設(shè)備或與計算機相連的電子樂器進行演奏，由于不包含聲音數(shù)據(jù)，其文件尺寸較小。 壓縮編碼的目的：通過對資料的壓縮，達到高效率存儲和轉(zhuǎn)換資料的結(jié)果即在保證一定聲音質(zhì)量的條件下，以最小的資料率來表達和傳送聲音信息。所以要通過對信號趨勢的預(yù)測和冗余信息處理，進行資 料的壓縮，這樣就可以使我們用較少的資源建立更多的信息。如果將原始資料進行壓縮處理，在確保聲音品質(zhì)不失真的前提下，將數(shù)據(jù)壓縮一半， 就可以完全還原效果。 常見的幾種音頻壓 縮編碼： 1) 波形編碼：將時間域信號直接變換為數(shù)字代碼，力圖使重建語音波形保持原語音信號的波形形狀。譯碼是其反過程，將收到的數(shù)字序列經(jīng)過譯碼和濾波恢復(fù)成模擬信號。 波形編碼特點：高話音質(zhì)量、高碼率，適于高保真音樂及語音。譯碼為其反過程，將收到的數(shù)字序列經(jīng)變換恢復(fù)特征參量，再根據(jù)特征參量重建語音信號。參數(shù)編碼特點：壓縮比大，計算量大，音質(zhì)不高，廉價！ 3) 混合編碼：混合編碼使用參數(shù)編碼技術(shù)和波形編碼技術(shù)，計算機的發(fā)展為語音編碼技術(shù)的研究提供了強有力的工具，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，則為語音編碼的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。它將波形編碼和參數(shù)編碼組合 起來，克服了原有波形編碼和參數(shù)編碼的弱點，結(jié)合各自的長處，力圖保持波形編碼的高質(zhì)量和參數(shù)編碼的低速率。其數(shù)據(jù)率和音質(zhì)介于參數(shù)和波形編碼之間。 2)追求高保真度，復(fù)雜的壓縮技術(shù)（如： CD）。 4． 壓縮分類 壓縮分無損壓縮和有損壓縮 ,無損壓縮一般指：磁盤文件，壓縮比低： 2:1～ 4:1。 凌陽音頻壓縮算法根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種 (具體可參見語音壓縮工具一節(jié)內(nèi)容 )： SACMA2020：壓縮比為 8:１， 8:， 8: SACMS480： 壓縮 比為 80:3， 80: SACMS240： 壓縮比為 80: 4． 2． 2 凌陽常用的音頻形式和壓縮算法 1) 波形編碼： subband 即 SACMA2020 特點：高質(zhì)量、高碼率，適于高保真語音／音樂。如： SACMS240 特點：壓縮比大，計算量大，音質(zhì)不高，廉價！ 3) 混合編碼： CELP即 SACMS480 特點：綜合參數(shù)和波形編碼之優(yōu)點。 4． 2． 3 凌陽語音的播放、錄制、合成和辨識 凌陽的 SPCE061A 是 16 位單片機，具有 DSP 功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘可達到 49M，具備運算速度高的優(yōu)勢等等，這些都無疑為語音的播放、錄放、合成及辨識提供了條件。對于音樂合成 MS01，該算法較繁瑣，而且需要具備音樂理論、配器法及和聲學(xué)知識，所以對于特別愛好者可以到我們的網(wǎng)站去了解相關(guān)內(nèi)容，這里只給出它的 API 函數(shù) 介紹及程序代碼的范例，僅供參考。 2) 非特定發(fā)音人識別 SI（ Speaker Independent）：是指語音樣板由不同年齡、不同性別、不同口音的人進行訓(xùn)練，可以識別一群人的命令。 其相關(guān) API 函數(shù)如下所示： int SACM_DVR_Initial(int Init_Index) //初始化 void SACM_DVR_ServiceLoop(void) //獲取資料，填入譯碼隊列 void SACM_DVR_Encode(void) //錄音 SACM_DVR_StopEncoder()。 //停止解碼 unsigned int SACM_DVR _ TestQueue(void) //獲取語音隊列狀態(tài) int SACM_DVR _Fetchqueue(void) //獲取錄音編碼數(shù)據(jù) void SACM_DVR_FillQueue(unsigned int encodeddata) //填充 資料到語音隊列，等待播放 int GetResource(long Address) —— (Manual) // 從資源文件里獲取一個字型語音資料 中斷服務(wù)函數(shù)： Call F_FIQ_Service_ SACM_DVR //playing Call F_IRQ1_Service_ SACM_DVR //recode 具體函數(shù)如下： 1) 【 API 格式】 C： void SACM_ DVR _Initial(int Init_Index) ASM： R1=[ Init_Index] Call F_ SACM_ DVR _Initial 【功能說明】 SACM_ DVR 語音播放之前的初始化：設(shè)置中斷源、定時器以及播放方式（自動、手動） 【參數(shù)】 Init_Index=0 表示手動方式； Init_Index=1 則表示自動方式。 ② 錄放音的格式采用 SACM_A2020。 【參數(shù)】無。 3）【 API 格式】 C： void SACM_DVR_Encode(void)； ASM： Call F_ SACM_DVR_ Encode 【功能說明】開始以自動方式錄制聲音資料到外接 SRAM 中。 【返回 值】無。 4）【 API 格式】 C： void SACM_DVR _Stop(void)； ASM： Call F_ SACM_DVR _Stop 【功能說明】以自動方式停止錄音。 【返回值】無。 【參數(shù)】無 【返回值】無。 6）【 API 格式】 C： unsigned int SACM_DVR _Status(void)； ASM： Cal