優(yōu)化lSD系列語(yǔ)音芯片的開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案介紹

目前，市場(chǎng)上的語(yǔ)音芯片和語(yǔ)音板很多，從性能價(jià)格比上看，美國(guó)1SD公司的ISD系列錄放芯片可謂是一支獨(dú)秀。1SD器件使用直接電平存儲(chǔ)技術(shù)，省去了A／D、D／A轉(zhuǎn)換；內(nèi)部集成了大容量的EERPOM，不再需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器；控制簡(jiǎn)單，控制管腳與TFL電平兼容。具有集成度高、音質(zhì)好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的語(yǔ)音處理芯片。

在控制上，除去手動(dòng)外，lSD器件也可以通過(guò)地址尋址來(lái)精確定位，但它的地址不是字節(jié)地址單元，而是信息段的基本組成單位。以ISD2560為例，它內(nèi)部的480kB的EEPROM均勻地規(guī)劃為600行，每個(gè)地址單元指向其中一行，有600個(gè)地址單元。ISD2560的錄放時(shí)間是60s，因此地址分辨率是100ms。lSD器件可進(jìn)行多段地址操作，每一段稱為一個(gè)信息段，它可以占用-行和多行存儲(chǔ)空間。-個(gè)地址單元最多只能作為一個(gè)獨(dú)立的段。因此，ISD2560最多可以分為600個(gè)信息段m。

2當(dāng)前ISD芯片開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題

通常情況下，只能使用lSD器件提供的無(wú)需知道地址的操作模式，即手動(dòng)模式，這只適合于開(kāi)發(fā)語(yǔ)音玩具，而無(wú)法滿足復(fù)雜操作或?qū)崟r(shí)系統(tǒng)中應(yīng)用的要求。為實(shí)現(xiàn)以上應(yīng)用，最好使用對(duì)地址直接操作的辦法。但在實(shí)用中，一些電路開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)只是在基于語(yǔ)音信號(hào)已經(jīng)寫人芯片，并且段地址已經(jīng)知道的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行。然而，不可避免地要遇到必須將語(yǔ)音寫入的時(shí)候。如果手動(dòng)處理，采用按“錄音”按鍵錄音，“停止”按鍵停止，假如錄音段數(shù)特別多，就要頻繁地按上述按鍵，實(shí)在讓人疲憊不堪。此外，手動(dòng)按下“錄音”及“停止”按鍵的時(shí)間也很難掌握，這就容易產(chǎn)生段間空白，造成芯片空間浪費(fèi)，對(duì)語(yǔ)音段特別多，而語(yǔ)句又特別短的提示如一些單字、單詞更是浪費(fèi)嚴(yán)重。不僅這樣，由于短句中空白時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，合成放音時(shí)出現(xiàn)語(yǔ)音不連貫。另外，直接對(duì)連接到1SD芯片的傳聲器錄音會(huì)造成情緒緊張，容易出錯(cuò)，且無(wú)法對(duì)錄入的語(yǔ)音進(jìn)行高級(jí)處理。

3 解決方法

基于上述原因，需要設(shè)計(jì)一種lSD語(yǔ)音開(kāi)發(fā)平臺(tái)，借助傳聲器通過(guò)計(jì)算機(jī)的聲卡將所有待寫語(yǔ)音信號(hào)一并錄入計(jì)算機(jī)，存儲(chǔ)為*．wav文件，然后利用聲音剪輯軟件將各個(gè)詞語(yǔ)（短句）分離出來(lái)。因?yàn)槿绻皇峭瑫r(shí)錄音的話，對(duì)同一個(gè)人來(lái)說(shuō)，其聲音在不同時(shí)間、不同場(chǎng)合、不同情緒時(shí)都會(huì)有著很大的差別。如電子體重計(jì)，“您的體重是五十一公斤，您的身高是一百七十二厘米”，應(yīng)該是由“您的、體重、身高、是、公斤、厘米、五、十、一、百、七、二”等12個(gè)詞合成后形成的，如果由于某種原因，引起了任何一個(gè)詞與其它語(yǔ)調(diào)不同，提示時(shí)就會(huì)顯得特別突出，聽(tīng)起來(lái)有種怪怪的感覺(jué)。

若用計(jì)算機(jī)錄音，可以一并錄入很多段話（并非一定是全部需要的），然后從中選出所需詞語(yǔ)（短句）。因?yàn)檫@些話是在較短的時(shí)間內(nèi)完成的，所以不會(huì)有很大的語(yǔ)調(diào)變化，將從中選出的詞組合起來(lái)時(shí)也不會(huì)顯得牽強(qiáng)，聽(tīng)起來(lái)感覺(jué)不到這些句子是由詞語(yǔ)拼湊起來(lái)的。

除此之外，如果有專業(yè)語(yǔ)音庫(kù)，還可以直接從其中抽出詞語(yǔ)來(lái)組成所需的句子，并且還省去了請(qǐng)專業(yè)錄音人員的開(kāi)支。這樣還有一個(gè)好處是修改方便，因?yàn)楫?dāng)需要修改句子內(nèi)容時(shí)，恰巧已經(jīng)錄過(guò)的句子中并沒(méi)有這樣的詞語(yǔ)，則還必須請(qǐng)錄音員重錄一次，這不但增加了額外的開(kāi)支，還由于時(shí)間過(guò)了較久，錄音員的語(yǔ)調(diào)同原來(lái)相比肯定會(huì)有些變化，所以原來(lái)的錄音只能全部作廢，所有的一切都要從頭開(kāi)始。

綜上所述，采用計(jì)算機(jī)來(lái)分析組合以及剪輯語(yǔ)音的好處是處理直觀、修改方便，語(yǔ)句連續(xù)性強(qiáng)，合成的句子更具有人性化。

不僅如此，采用該開(kāi)發(fā)平臺(tái)，還可直觀地看出每個(gè)語(yǔ)句的詳細(xì)信息，包括：開(kāi)始地址、結(jié)束地址、語(yǔ)句所用時(shí)間、語(yǔ)句所占用芯片行的段數(shù)等對(duì)使用該語(yǔ)音芯片時(shí)碰到的比較敏感的信息。

為此，設(shè)計(jì)整個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)工作方式如下：首先，通過(guò)傳聲器將相關(guān)的大段語(yǔ)句經(jīng)計(jì)算機(jī)聲卡錄制成為*，way文件并保存，然后借助于語(yǔ)音處理軟件如CoolEdit剪輯出需要的單詞（或短句）并去掉頭尾的空白，將剪輯過(guò)的單詞（或短句）每段都單獨(dú)另存為新的·．wav文件，并把它們?nèi)糠湃艘粋€(gè)單獨(dú)目錄。啟動(dòng)1SD編程燒錄器上位機(jī)開(kāi)發(fā)軟件，選中所有的待錄*．wav文件，并點(diǎn)“開(kāi)始燒錄”，所有過(guò)程將會(huì)自動(dòng)完成。燒錄結(jié)束后會(huì)有提示，并且自動(dòng)記錄一份工作信息表，包括工作時(shí)間、語(yǔ)音文件數(shù)、錄音總時(shí)間、每一段語(yǔ)音在lSD芯片中的起始地址及結(jié)束地址，其占用時(shí)間等。有了這些數(shù)據(jù)，就可以較方便地修改甚至對(duì)某些地方重新錄制。將錄制過(guò)的芯片及各段語(yǔ)音的起始地址表交給其它下位機(jī)程序員，他們就可以利用單片機(jī)或DSP等控制器來(lái)隨心所欲地開(kāi)發(fā)相應(yīng)的語(yǔ)音提示設(shè)備了。

4 -F位機(jī)軟硬件

下位機(jī)硬件應(yīng)包括信號(hào)調(diào)理部分和數(shù)據(jù)通信部分，前者將信號(hào)電平調(diào)整到lSD芯片允許的最優(yōu)的范圍，后者接收計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的各種控制信息，如“開(kāi)始燒錄”信號(hào)、“段間停止”信號(hào)、“返回結(jié)束地址”信號(hào)、“放音試音”信號(hào)，通過(guò)編程器的微控制器完成所需任務(wù)。

下位機(jī)硬件框圖設(shè)計(jì)如圖2。

其中MAX232是電平轉(zhuǎn)換芯片，它使計(jì)算機(jī)通過(guò)符合RS232協(xié)議的串口和符合TYL電平的單片機(jī)直接通信。準(zhǔn)備錄制時(shí)，電腦通過(guò)串口發(fā)出握手信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)接到該信號(hào)作出響應(yīng)，計(jì)算機(jī)接到該回答后將錄音首地址發(fā)送給單片機(jī)，同時(shí)放音控件開(kāi)始放音，信號(hào)由音頻線輸入到燒錄器的信號(hào)接收端，經(jīng)信號(hào)調(diào)整電路接至lSD芯片的錄音管腳。單片機(jī)接到首地址后立刻發(fā)控制信息給1SD芯片，通知其開(kāi)始錄音。這樣，就在上位機(jī)的協(xié)調(diào)下語(yǔ)音自動(dòng)地?zé)浀搅诵酒?。?dāng)該段語(yǔ)音錄制完畢后，上位機(jī)發(fā)語(yǔ)音段結(jié)束信號(hào)，同時(shí)停止放音，單片機(jī)接收到該信號(hào)后，停止錄音并讀出結(jié)束地址，將其送回上位機(jī)。上位機(jī)讀人該地址將其寫入地址表以備查詢。如果還有待錄語(yǔ)音段的話，在上一語(yǔ)段的結(jié)束地址的基礎(chǔ)上加1，作為新一段的開(kāi)始地址，重復(fù)上述過(guò)程直至錄音完畢。全部語(yǔ)音錄制完畢后，上位機(jī)作出提示，讓你選擇放音按鍵，以測(cè)試錄音效果。當(dāng)按下該鍵時(shí)，上位機(jī)quot;依次放音“命令給單片機(jī)，單片機(jī)通知lSD芯片開(kāi)始放音，ISD通過(guò)放音管腳將語(yǔ)音信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)功放芯片TDA2822M將功率放大后，通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)聲，就可一段段地將剛錄制的語(yǔ)音放出來(lái)。如有什么地方不滿意，可通過(guò)地址表查出該段首地址，單獨(dú)選擇該段語(yǔ)音，將其首地址輸入”起始地址“框，點(diǎn)擊”開(kāi)始錄音“就可將該段語(yǔ)音重新錄制一遍。

5上位機(jī)軟件

語(yǔ)音編輯軟件采用CoolEdit，它包含高品質(zhì)的數(shù)字效果組件，可在任何聲卡上進(jìn)行64軌混音。上位機(jī)運(yùn)行環(huán)境用可視化的編程軟件Visual C++6．0來(lái)開(kāi)發(fā)。

上位機(jī)運(yùn)行軟件應(yīng)有以下功能

（1）通信功能。因?yàn)樯衔粰C(jī)必須發(fā)控制信號(hào)以及起始地址數(shù)據(jù)給下位機(jī)，而下位機(jī)也要發(fā)應(yīng)答信號(hào)及結(jié)束地址數(shù)據(jù)給上位機(jī)，故該通信為雙向通信。在此采用MSComm控件。使用串口通信控件進(jìn)行通信，必須首先對(duì)串口進(jìn)行初始化。初始化后，就可以調(diào)用MSComm控件的SetOutput（）和Getlnput（）函數(shù)來(lái)對(duì)串口進(jìn)行讀寫了，具體的使用方法在微軟的開(kāi)發(fā)手冊(cè)

MSDN中有詳細(xì)介紹。

（2）放音控制功能。上位機(jī)必須有放音控制功能，以便根據(jù)需要來(lái)開(kāi)始、停止聲卡放音。并且因?yàn)樾枰绦蜃詣?dòng)地控制，所以要求放音與停止放音能由VC命令語(yǔ)句來(lái)編程控制，在此采用CActiveMovie3控件。ActiveMovie不僅是一個(gè)播放器，同時(shí)也是ActiveX套件中的一個(gè)控件，它可以用來(lái)播放媒體文件，它支持絕大部分目前通用的媒體格式，它可以播放Wave，Midi，Avi，MPEG，QuickTime Movie等格式文件，甚至還可以用它來(lái)看視盤節(jié)目。由于它還是個(gè)控件，所以可以在VB或VC的程序中調(diào)用它。對(duì)它的操作相當(dāng)簡(jiǎn)單，只需提供要播放的文件名就可以用Run，Pause，Stop方法來(lái)播放、暫停和停止該媒體文件。

（3）保存數(shù)據(jù)功能。需要將各種工作信息（尤其是起始地址信息）保存到一個(gè)文本文件，以供查詢。保存數(shù)據(jù)比較簡(jiǎn)單，直接調(diào)用現(xiàn)有的函數(shù)即可。

6總結(jié)

文中針對(duì)當(dāng)前使用lSD系列語(yǔ)音芯片中存在的問(wèn)題，提出并設(shè)計(jì)了一種開(kāi)發(fā)ISD系列芯片的平臺(tái)，它可方便地對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行編輯處理，選好待錄信號(hào)后可自動(dòng)地將這些語(yǔ)音段錄入1SD芯片，燒錄過(guò)程中以直觀形式顯示進(jìn)度，完畢后以文本文件的方式給出每個(gè)語(yǔ)音段的起始地址和結(jié)束地址，方便利用該芯片做相應(yīng)的語(yǔ)音提示或其它電路，因此具有較大的實(shí)用意義。