1.批量录制系统的设计.docVIP

ISD4004系列语音芯片批量录音实现 谭文娣 梁德坚 刘玉琼 摘要：ISD4004语音录放芯片在很多领域中有广泛的应用，但将语音信号录制到芯片的过程中存在种种不便，本文简要地介绍了该系列芯片的特点和工作原理，然后提出通过PC机的音频输出接口和RS232串行接口，结合单片机实现ISD4000系列语音芯片批量录制各种经过处理后的音频信号，并可实现对任意段音频输出的方法。 关键词： 单片机；ISD4004；串行接口；音频信号 1 引言 语音提示功能已经广泛的应用在系统操作语音提示、电话自动应答系统、便携式语音记录装置、智能玩具等诸多方面，其中美国ISD公司的ISD4000系列产品就是其中的一种。作为语音输出应用方面，需预先将需要的语音录入到语音芯片中，并在应用过程中提供方便寻址方式，播放出需要的语音信号。 以往向语音芯片录音的方式大多采用手动控制、单曲录制，人员工作量大，还可能由于人员操作等因素，会造成录音引入不必要的杂音或是造成录音不完整等情况。鉴于此情况，笔者设计了ISD4004系列芯片批量录音系统。本系统通过PC机端程序，支持*.MP3、*.WAV、*.MPG、*.AVI等影音格式文件的播放，通过RS232接口，结合单片机控制，很好地实现ISD4000系列语音芯片批量录制各种经过处理后的音频信号，并可实现对芯片内存储任意段音频的输出，满足系统应用的需求。 2 ISD4000语音芯片简介 ISD4004系列语音集成电路工作电压3V，单片录放时间4至16分钟，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过SPI串行通信接口送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为 4.0，5.3，6.4，8.0kHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存100年（典型值），反复录音10万次。图1为ISD4004系列芯片内部框。 ISD4004系列语音芯片的所有操作必须基于微控制器控制，操作命令可通过SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）数据总线送入。SPI协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作，因此对ISD4004而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。SPI的接口指令如表1。 ISD4004系列芯片的SPI数据格式分为2种:8bit和24bit，8bit的数据格式仅为8位控制码，如POWERUP、PLAY等指令，24bit的数据格式为8位控制码＋16位地址码，如SETPLAY指令，ISD4004系列芯片的SPI数据传送均为低位先发送高位后发送。图2、图3为ISD4004 SPI数据格式。 表1 ISD4004系列语音芯片SPI接口指令表 指令 8位控制码，16位地址码 操作摘要 ROWERUP 00100xxx 上电：等待TPUD后器件可以工作 SETPLAY 11100xxxA15-A0 从指定地址开始放音，须后跟PLAY指令，使放音继续 PLAY 11100xxx 从当前地址开始放录音（直至EOM或OVF） SETREC 10100 xxx A15-A0 从指定地址开始录音，须后跟REC指令，使录音继续 REC 10110xxx 从当前地址开始录音（直至OVF或停止） SETMC 11101 xxx A15-A0 从指定地址开始快进，须后跟MC指令，使快进继续 MC 11111xxx 执行快进，直到EOM，若再无信息，则进入OVF状态。 STOP 0x110 xxx 停止当前操作 STOPPWRDN 0x01 xxxx 停止当前操作并掉电 RINT 0x110 xxx 读状态：OVF和EOM 批量录制系统的设计 3 批量录制系统的设置 ISD4004系列语音芯片批量录制系统由两部分构成，一部分是自行设计PC机端的上位控制和播放程序，将语音信号和控制信号，通过PC机的音频输出接口和RS232串行接口，与系统的另外一部分语音录放电路相连接，PC机端软件控制语音的播放时机，并发出指令控制录放系统开始录音和停止，实现批量语音录制。图4为系统硬件连接框图。 3.1上位控制程序 PC机端的上位控制程序采用VB设计，程序中调用WindowsMediaPlayer（WMP）播放器控件，播放各种需