基于藏語(yǔ)的嵌入式語(yǔ)音播放系統

　　當今，嵌入式系統已逐漸應用到各個(gè)領(lǐng)域，給人民群眾的生活提供了極大的方便。但是基于藏語(yǔ)的嵌入式語(yǔ)音播放系統幾乎沒(méi)有，該項目的實(shí)施可以填補藏文文本語(yǔ)音播放系統的空白，同時(shí)對于推廣藏語(yǔ)，提高少數民族同胞的生活、工作質(zhì)量，促進(jìn)少數民族事業(yè)發(fā)展都起到了很大的推動(dòng)作用。

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　　該系統包括藏文嵌入式輸入法的設計與實(shí)現和藏文語(yǔ)音資源的處理兩大部分，通過(guò)本項目的的實(shí)施，可以解決藏族同胞中有語(yǔ)言障礙者的交流問(wèn)題，使其可以方便地將自己的想法通過(guò)鍵盤(pán)輸入的方式變成藏文文本，進(jìn)而可以通過(guò)該系統轉化成聲音，達到與正常人進(jìn)行交流的目的，從而大大地改善和提高了他們的生活質(zhì)量。

　　1 系統整體結構

　　本設計利用SPCE3200芯片進(jìn)行開(kāi)發(fā)，硬件上以開(kāi)發(fā)板作為開(kāi)發(fā)平臺，利用PC機進(jìn)行軟件程序開(kāi)發(fā)。SPCE3200嵌入式實(shí)驗箱是凌陽(yáng)科技大學(xué)計劃推出的一款全功能32位開(kāi)發(fā)學(xué)習系統，它基于S+Core架構32位微處理器SPCE3200，該處理器最大的特色是具有較強的多媒體處理能力。該核心板的設計基于開(kāi)發(fā)考慮，配置簡(jiǎn)單，布局簡(jiǎn)潔明了，外設齊全，接口標準，擴展方便，可以較容易的實(shí)現本系統的字符輸入、顯示、語(yǔ)音播放功能，因此本設計采用SPCE3200作為主控芯片。根據各功能的需求，其系統硬件整體框圖如圖1所示。主要由SPCE3200主控板、TFT模塊、Toueh Panel模塊、語(yǔ)音資源播放模塊組成。其中，TFT LCD即薄膜晶體管液晶顯示器。在驅動(dòng)方式上，與簡(jiǎn)單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)像素上都設置有一個(gè)薄膜晶體管大大提高了圖像的質(zhì)量(尺寸、)含有行驅動(dòng)電路及數據驅動(dòng)，可直接與多媒體處理器SPCE32 00的LCD控制器接口相連：Touch Panel模塊利用SPCE3200獲取觸屏坐標，SPCE3200具有12位的ADC具有8個(gè)通用的A／D轉換通道，通過(guò)電阻式獲取觸屏的標值；使用UFAT文件系統對SD卡進(jìn)行讀寫(xiě)文件操作，并通過(guò)AD和DA通道實(shí)現MP3的語(yǔ)音播放功能。

　　1．1 TFT_LCD模組簡(jiǎn)介

　　TFT LCD是Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display的縮寫(xiě)，即薄膜晶體管液晶顯示器。在驅動(dòng)方式上，TFT LCD與無(wú)源TN LCD、STN LCD的簡(jiǎn)單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)像素上都設置有一個(gè)薄膜晶體管(TFT)，可有效地克服非選通時(shí)的串擾，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線(xiàn)數無(wú)關(guān)。大大提高了圖像質(zhì)量(尺寸、色彩)，控制起來(lái)也比較容易。TFT LCD模塊的電路連接式如圖2所示。

　　TFT LED主要由偏振片、濾色器基板、液晶、TFT基板、偏振片、背光源組成。通過(guò)改變R、G、B信號線(xiàn)上的電壓，可以控制LCD的透光，使每一個(gè)像素呈現不同的顏色。按照時(shí)序，控制整屏的所有像素點(diǎn)就可以控制LCD顯示。

　　內置于SPCE3200的TFT LCD接口能夠支持對多種輸入格式的TFT型LCD顯示屏的控制，譬如DataEnable(DE)、Hsync／Vsync、16位并行RGB、8位delta RGB以及CCIR601／656等輸入。LCD顯示屏支持的分辨率為320(水平像素)x240(垂直像素)，并支持NTSC／PAL顯示格式。由于同步信號的位置及寬度都是可配置的，故可以滿(mǎn)足各種規格的TFT LCD屏的要求。

　　本系統之所以選擇TFT LCD模組是根據系統對圖片顯示的的需求和模組接口簡(jiǎn)單，應用方便。此外TFT LCD內置觸屏接口，可以直接用來(lái)做觸摸屏，是本系統的觸屏與顯示一體化。

　　1．2 Toueh Pannel模組簡(jiǎn)介

　　觸摸屏(Touch Panel)是一種直接以觸碰方式來(lái)達成輸入指令的透明面板。SPCE3200具有12位的ADC具有8個(gè)通用的A／D轉換通道，通過(guò)X2或者X1把接觸點(diǎn)到Y1的電壓輸入SPCE3200的其中一個(gè)A／D通道，就可以計算獲得縱坐標值，同樣，通過(guò)Y1或者Y2把接觸點(diǎn)到X2的電壓輸入其中一個(gè)A／D通過(guò)，就可以獲得橫坐標值。

　　實(shí)驗箱上LCD大小為640 x480，最左端橫坐標為0，最右端橫坐標為639，最上端縱坐標為0。最下端縱坐標為479。假設屏上任意坐標點(diǎn)(x，y)的橫向電壓測得為Vx，縱向電壓測得為Vy，其中：0≤x640，0≤y480，0≤Vx≤3.3 V，0≤Vy≤3.3 V。此時(shí)計算得到：

　　本系統是針對特殊人群設計的，考慮到操作的方便性和容易性，所以利用Touch Panel模組可以讓使用者通過(guò)觸摸屏實(shí)現各種功能。

　　1．3 語(yǔ)音播放模塊——DAC

　　本系統語(yǔ)音的實(shí)現選擇SPCE3200的MP3文件播放。硬件上依賴(lài)DAC進(jìn)行輸出播放；軟件上主要通過(guò)MP3庫解碼器的API函數來(lái)實(shí)現，保證了語(yǔ)音輸出的質(zhì)量同時(shí)軟件操作上也較容易。

　　SPCE3200有兩路16位高速數模轉換器，可以進(jìn)行普通的D／A轉換，也可以進(jìn)行立體聲語(yǔ)音播放。SPCE3200的DAC模塊共有3個(gè)引腳：其中DAC_VREF為DAC參考電壓輸入引腳；DAC_CH0為DAC通道0信號輸出引腳；DAC_CH1為DAC通道1信號輸出引腳。SPCE3200的DAC模塊有兩路DAC通道(通道0和通道1)，具有4級深度的FIFO Buffer(Buffer的大小可設置)，可以編程設置DAC采樣率，其中斷機制和緩存區支持可使得語(yǔ)音播放更方便。其特性如下：

　　1)電壓型輸出；

　　2)16位精度；

　　3)共有兩路DAC通道(通道0和通道1)；

　　4)具有4級深度的FIFO Buffer，Buffer的大小可設置；

　　5)終端機制和緩沖區的支持使得利用DAC進(jìn)行語(yǔ)音播放更方便。

　　2 輸入鍵盤(pán)

　　本項目考慮到應用的復雜程度和系統資源分配，充分利用SPCE3200的多媒體特性，采用含37個(gè)按鍵的鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現藏文字符以及數字和特殊符號的輸入，界面直觀(guān)，操作方便。

　　鍵盤(pán)的布局見(jiàn)圖3所示，本實(shí)驗將LCD液晶屏通過(guò)坐標測試分為主窗口、字符選擇窗口和字符顯示窗口。在鍵盤(pán)以圖片形式在鍵盤(pán)主窗口顯示，通過(guò)掃描函數以1～30號鍵作為藏文基本基字的存儲鍵，然后利用軟件將常用藏文字符存儲到每個(gè)鍵下，從而實(shí)現藏文的觸鍵輸入。本設計以*號鍵作為藏文分隔符，以←_鍵作為取消鍵，以鍵作為確認鍵，以↑鍵作為上翻鍵，以↓鍵作為下翻鍵，從而實(shí)現了上翻、下翻、確認、刪除、輸入等功能。以34鍵作為#鍵用來(lái)存儲數字符號和特殊的藏文符號，簡(jiǎn)單地實(shí)現數字特殊符號的輸入。

　　3 軟件部分設計

　　本項目是在充分利用SPCE3200嵌入式系統多媒體特性的基礎上，結合藏族同胞的實(shí)際情況特別是藏族語(yǔ)言表達障礙人員設計的一款集藏文輸入法與藏文語(yǔ)音播報為一體的系統，為藏語(yǔ)在嵌入式系統中的開(kāi)發(fā)提供了思路，具有很強的使用價(jià)值和一定的推廣前景。

　　軟件設計如圖4所示，程序運行后先初始化各變量和顯示初始界面，然后進(jìn)入主循環(huán)，顯示選擇菜單，通過(guò)掃描觸鍵，并調用鍵值判斷函數獲得鍵值，當取消鍵被選擇時(shí)，LCD界面顯示取消本次操作，返回鍵盤(pán)掃描函數等待下一次操作。當確認鍵按下時(shí)，開(kāi)始輸入信息，通過(guò)觸鍵、判斷鍵值，然后選擇調用相應的函數實(shí)現其功能。

　　3．1 藏文輸入法的設計

　　自古以來(lái)，藏語(yǔ)言文字在藏族社會(huì )生活中占有很重要的地位。然而當今高科技電子時(shí)代藏文信息化處理技術(shù)的研發(fā)也越來(lái)越深入，藏文輸入法對藏文信息化起著(zhù)非常重要的作用，本系統是在嵌入式系統中設計的藏文輸入法。藏文輸入法的具體軟件實(shí)現方法如下：

　　進(jìn)入藏文輸入函數后，首先將藏文信息數組和藏文存儲數組清空，通過(guò)掃描按鍵，判斷鍵值，通過(guò)測量按鍵下的藏文字符個(gè)數，獲取相應按鍵下的藏文字符并復制到藏文存儲數組中，然后調用藏文字符選擇函數。當進(jìn)入藏文字符選擇函數后，首先測量存儲數組的長(cháng)度，依據測量調用數組顯示函數，將該按鍵下的字符每頁(yè)8個(gè)字在字符選擇窗口的依次顯示出來(lái)，通過(guò)上翻鍵和下翻鍵找到所需字符所在行時(shí)，按下確認鍵進(jìn)行行鎖定，選擇光標會(huì )默認的指到該行的第一個(gè)藏文字符，然后通過(guò)上、下翻鍵對字符進(jìn)行選擇，當按下確認鍵時(shí)，即選中了光標所指的字符，按下確認鍵顯示選中字符，計數器加1，藏文信息數組元素個(gè)數加1，同時(shí)光標后移一個(gè)字符，一個(gè)藏文字符的輸入完成，程序返回輸入循環(huán)開(kāi)始，然后等待下一次按鍵按下，若確認鍵連續被按下兩次則結束輸入。在本系統中按下取消鍵就可直接結束本次輸入。

　　4 藏文字符顯示原理

　　在SPCE3200嵌入式系統中沒(méi)有涉及藏文字符的顯示，而且字模工具中也不能直接輸入藏文，基于此，本系統利用凌陽(yáng)的DM Tool工具制作了非標準大小的字模數據。獨立的設計了藏文字符的顯示原理。在本系統中，以點(diǎn)陣掃描原理來(lái)實(shí)現藏文字符的顯示；先將組成藏文字符的所有基字在字模工具中轉換成非標準大小的合適的字模數據(見(jiàn)圖5)。然后轉換成代碼，通過(guò)相應的函數實(shí)現藏文的顯示。字符在液晶顯示器上的顯示與字模工具中的顯示相同，都是通過(guò)點(diǎn)陣實(shí)現的每一個(gè)小方格代表一個(gè)點(diǎn)白色為1，綠色為0；每一個(gè)點(diǎn)看作一個(gè)位。據此可以繪出符的位信息，采用列掃描的方式，每8位為一個(gè)字節，這樣就得到了字模數據。

　　5 作品測試與展望

　　本系統在正常模式下工作性能穩定，觸摸屏靈敏，系統響應速度快，藏文顯示和播音符合藏族同胞的習慣，最終各項功能都能滿(mǎn)足實(shí)際需要。通過(guò)觸摸屏鍵盤(pán)實(shí)現“西藏大學(xué)工學(xué)院實(shí)驗室”的藏語(yǔ)輸入演示。

　　本項目結合西藏藏語(yǔ)言的特點(diǎn)和藏族同胞中殘障者的實(shí)際生活情況，成功地完成了藏語(yǔ)嵌入式語(yǔ)音播放系統的設計和實(shí)現。對藏語(yǔ)的推廣、藏族同胞生活的改善起到了積極的作用。更為重要的是可以解決藏族同胞中有語(yǔ)言障礙者的交流問(wèn)題，徹底地改變他們的生活。所以在西藏推廣本設計具有很大的使用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

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