大容量可扩展语音播放系统的设计.doc

大容量可扩展语音播放系统的设计 　　【摘要】本文介绍了一种通过OKI公司MSM6295语音芯片与存储器配合，完成不同容量声音存储播放的设计技术。其优点能完成任意语音片段的组合，容量可以根据需要扩展EPROM存储器，成本低廉。通过语音编辑器，声音文件获得容易；播放控制简单，可由单片机，嵌入式，等MPU系统任意控制播放，是早期游戏机电子主板主流语音播放系统，可用于各种仪器、娱乐设备等产品的组合语音设计中。 　　【关键词】语音芯片；语音编辑；EPROM存储器；单片机 　　1.芯片介绍 　　本设计系统使用的是OKI公司的MSM 6295语音芯片，该芯片是可在单片机的控制下完成各种语音播放功能。MSM6295有四通道合成功能，允许四个通道的同步播放。它可以用来产生一个带背景音效的声音，乐器演奏声，回声等。 　　芯片引脚如图1所示。其中I0-I7、/RD、/WR、SS分别为MPU控制器的8位数据、读、写、控制声音频率端。A0-A17，D0-D7是声音数据存储器地址、数据总线。由此可见其可以访问256KEPROM存储器，如：27C020等，寻址范围：00000H-3FFFFH。如果要产生更大容量的声音文件，只需要按256K的倍数扩展存储器就可以了，如：27C040、27C080等。/CS片选，XT、/XT外部时钟输入端，/RESET复位。 　　DAO声音模拟信号输出口（如图1）。 　　2.功能解释 　　语段选择控制： 　　语段选择被指定从I0-I7数据总线分两字节数据被读入。当CS信号为”0”并且WR由低电平跳向高电平时，语段选择数据被锁存。此段选择数据格式如下图所示： 　　依照上述框图，第一个数据字节I7总是1。第一个数据字节的I0-I6指定语段，语段选择数据有对应到0000001-1111111多达127个语段选择。语段选择数据被用于为A3-A9地址输出，并且他们指定被存放在外部ROM中的语音数据的开始和中止地址。 　　例：MOV A，81H；81H为第一个语段的顺序号。80H无效 　　语段选择数据与内部存储地址的对应关系如下表所示： 　　例如：语段83H，（1 000 0011）则外部ROM地址：00018H（A9-A3，A2-A0）=0000011 000 　　3.话音数据的存储 　　话音数据的存储由语段地址区、话音数据区构成。 　　①地址数据 　　用于指定ADPCM话音数据的起始和中止地址。一个语段起始和结尾地址包括8个字节。第一个3字节显示起始地址，接着3个字节显示中止地址。其它2个字节是空的。通过选第一个地址，该地址是语音段存储的首地址，被选中的语音数据被播放。起始地址（SA1-SA3）和中止地址（EA1-EA3）被存放如图2。 　　②ADPCM话音数据 　　ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）：是一种针对16bit声音波形数据的一种有损压缩算法，它将声音流中每次采样的16bit数据以4bit存储，压缩比1：4。而压缩/解压缩算法非常的简单，所以是一种低空间消耗，高质量声音获得的好途径。话音数据包括4位信号瞬时值。那么，1个字节存储2个信号瞬时值。数据安排进行从高位（D7-D4）到低位（D3-D0）。话音数据存贮高位在前低位在后，每下一段话音数据应该紧跟前段数据结尾存放，语音段数据存储如图3所示。 　　③数据ROM结构 　　源数据ROM存储图如图4，存储器中的数据分两部分，地址数据段和ADPCM语音数据段。从00008H到003FFH存储地址数据，最大可存储127组地址数据。 　　当最大值127语段被选择在地址区部分，其语段地址被写入在ROM的00008H- 003FFH单元。当1个语段被选择，地址数据被写从ROM地址00008h到0000Fh，其它地址被用作ADPCM的数据区00400H-3FFFFH。 　　该段数据可用数字录音录入文件，并可以用音乐编辑软件（GOLDWAVE）等转换成和外部晶振相等频率的VOX格式文件，并按照上述声音的地址分区、数据分区写入到EPROM内。 　　声音文件选择频率越高，音质越好，但数据长度越大。例如：当选择6MHZ时256K存储器语音长度约1分20秒。 　　④词段选择的输入 　　这个过程是将词段选择数据放到输入总线I7～I0上，当WR从低电平跳到高电平，同时CS保持低电平时，这个数据被读入。 　　直到两个字节的词段选择数据完全被读入时，开始语音的合成操作。其时指令读写时序图如图5所示。 　　⑤读繁忙的状态 　　当CS是”L”并且RD是”L”时，通道1-4繁忙的各个操作状态在I3-I0输出。在合成的放音期间输出”1”。 　　⑥通道的开始和中止 　　当单通道（或者通道1-4）在它停止了之后再起动，第一次开始写入必须