基于復(fù)旦微FM33LF016的電梯報(bào)站器語(yǔ)音輸出方案

在現(xiàn)代建筑及交通系統(tǒng)中，電梯已成為不可或缺的運(yùn)輸設(shè)施。為了提升電梯乘客的用戶體驗(yàn)，電梯通過(guò)內(nèi)置語(yǔ)音報(bào)站功能，將當(dāng)前抵達(dá)樓層信息清楚地傳遞給每位乘客，以提醒乘客準(zhǔn)確的上下樓層。

語(yǔ)音播報(bào)功能兩種常見(jiàn)的音頻輸出技術(shù)分別為PWM(Pulse Width Modulation, 脈沖寬度調(diào)制)和DAC(Digital to Analog Converter, 數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器)，其中，DAC技術(shù)是通過(guò)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換功能將數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其輸出的音頻與PWM輸出技術(shù)相比具有更好的音質(zhì)和更低的失真度。無(wú)論在嘈雜的商業(yè)中心，還是在靜謐的醫(yī)院環(huán)境，DAC都能保證報(bào)站聲音的清晰度和可辨識(shí)度，讓每一位乘客都能準(zhǔn)確獲取到站信息。

方案特色

復(fù)旦微基于FM33LF016推出了一套DAC音頻輸出方案。該方案通過(guò)SPI接口從Flash中讀取數(shù)字音頻信號(hào)數(shù)據(jù)（wav格式），并通過(guò)DMA將數(shù)據(jù)傳遞給片內(nèi)集成的DAC模塊，實(shí)現(xiàn)將數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。

此外，片上集成了OPA，可以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，配合DAC通過(guò)功放實(shí)現(xiàn)音頻輸出。相較于傳統(tǒng)的通過(guò)外掛語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)音頻輸出的方案，本方案整體BOM成本具有顯著成本優(yōu)勢(shì)，并可提供整套音頻輸出解決方案供客戶使用。

基于FM33LF016的DAC語(yǔ)音輸出方案框圖

除了從Flash中讀取信號(hào)，本方案同樣支持從外掛SD卡中讀取信號(hào)以及音頻處理，并且外掛SD卡支持FATFS文件系統(tǒng)。

本方案具備以下功能：

（1）芯片內(nèi)置1個(gè)10位電壓輸出型DAC，用于語(yǔ)音輸出；

（2）芯片內(nèi)置2個(gè)OPA，可配置為Buffer模式，配合DAC輸出；

（3）支持外掛SD卡掛載FATFS文件管理系統(tǒng)；

（4）支持片上或外掛FLASH內(nèi)音頻文件編輯及燒錄；

（5）音頻文件批量處理（mp3轉(zhuǎn)wav）；

（6）音頻文件斷點(diǎn)續(xù)傳，可在背景音播放時(shí)插播其他音頻；

方案原理圖

開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)示意圖

下圖為開(kāi)發(fā)板的實(shí)物圖照片：

Flash內(nèi)音頻處理

首先，將mp3文件轉(zhuǎn)換為wav格式。將多個(gè)mp3文件導(dǎo)入音頻處理軟件；

選中多個(gè)音頻文件后，將文件轉(zhuǎn)換為單聲道音頻，如下圖：

按如下配置導(dǎo)出為wav文件：

將mp3文件轉(zhuǎn)換為wav格式同樣可以通過(guò)批量處理工具實(shí)現(xiàn)。如下圖所示：

通過(guò)“WavProcess_boxed.exe”文件可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)wav文件合并，如下圖：

生成wav文件后，可以通過(guò)燒錄設(shè)備將音頻數(shù)據(jù)燒錄至Flash中。

SD卡內(nèi)音頻處理

將mp3文件轉(zhuǎn)換為wav格式的方法同上。生成wav文件后，通過(guò)“WavProcess.exe”選擇輸入的wav文件，并在同目錄下生成新的wav文件；

生成后，修改文件名和后綴。受芯片空間限制，文件名不能超過(guò)8個(gè)字符；且后綴要改成txt格式。例如：“ABCDEFGH.txt”。修改后，放到SD根目錄中。

DAC音頻輸出效果展示

FM33LF0xx的芯片資源介紹

FM33LF0系列是復(fù)旦微推出的基于ARM Cortex-M0+內(nèi)核的32位低功耗MCU芯片，最高主頻72MHz，最大支持64KB FLASH和8KB RAM，集成LCD驅(qū)動(dòng)、LED驅(qū)動(dòng)、帶溫補(bǔ)的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外設(shè)接口，支持LQFP 64 / 48 / 32等多種封裝。

FM33LF0系列資源如下圖所示：

FM33LF0xx系列芯片片上資源豐富，具有低功耗和高可靠性的強(qiáng)勁優(yōu)勢(shì)，其定制化的資源非常適用于特定的應(yīng)用需求，目前已經(jīng)在電梯內(nèi)/外呼板、工業(yè)電源、工業(yè)電機(jī)、傳感器、儀器儀表、焊機(jī)等行業(yè)大批量應(yīng)用，歡迎大家選用！