使用SPCE061A的SIO實(shí)現數碼錄音及播放

作者EMAIL： xiangyan@sunnorth.com.cn

SPCE061A是臺灣凌陽(yáng)公司生產(chǎn)的一種新型的十六位單片機，該款單片機資源豐富，具有極高的性?xún)r(jià)比。SPCE061A具有可編程的音頻處理功能，同時(shí)又具有串口輸入輸出端口SIO（它提供了一個(gè)1位的串行接口，用于與其它設備進(jìn)行數據通訊），本文就是介紹利用SPCE061A的這兩個(gè)資源和串行接口的FLASH(SPR1024)來(lái)開(kāi)發(fā)數碼錄音及播放系統。

本系統只使用5個(gè)IO口，還有好多資源沒(méi)有用到。因此，開(kāi)發(fā)者可以在此基礎上擴展系統的功能，比如，使用SPCE061A的通用異步串行接口UART來(lái)實(shí)現與PC機的通訊，或者使用其他的IO口來(lái)外掛USB器件實(shí)現與PC機的USB通訊，制作復雜的錄、放音系統。

3.1系統結構

系統結構框圖如圖3.7所示,它主要由按鍵輸入、音頻錄入、音頻輸出和SPR1024存儲擴展這四部分組成。

按鍵輸入部分：它由3個(gè)按鍵組成。

音頻錄入部分：主要由MIC、自動(dòng)增益電路、AD轉換電路構成。

音頻輸出部分：主要由LM386放大器，喇叭播放器組成。

SPR1024 FLASH部分：主要用來(lái)存儲編碼后的語(yǔ)音數據。

3.2硬件設計

本系統主要采用SPCE061A單片機和SPR1024 FLASH芯片。其中SPR1024也是臺灣凌陽(yáng)科技公司生產(chǎn)的，它是串行接口的FLASH，是40腳DIP封裝的IC。它的工作電壓范圍為2.7V~3.6V，存儲容量為128K * 8位，FLASH內部結構以1k字節為一頁(yè)，共128頁(yè)。該芯片與SPCE061A的IOB0和IOB1相連的管腳是21pin的SCLK,4pin的ADPAD。

SPCE061A是性?xún)r(jià)比極高、資源豐富的一款十六位單片機，使用它可以非常方便的實(shí)現語(yǔ)音的錄放系統。SPCE061A的A/D轉換器有8個(gè)通道，其中有1個(gè)通道是MIC-IN輸入，它專(zhuān)門(mén)用于對語(yǔ)音信號進(jìn)行采樣。語(yǔ)音信號經(jīng)Mic轉換成電信號，由隔直電容隔掉直流成分，然后輸入至SPCE061A內部前置放大器。SPCE061A內部自動(dòng)增益控制電路AGC能隨時(shí)跟蹤、監視前置放大器輸出的音頻信號電平，當輸入信號增大時(shí)，AGC電路自動(dòng)減小放大器的增益；當輸入信號減小時(shí)，AGC電路自動(dòng)增大放大器的增益，以便使進(jìn)入A/D的信號保持在最佳電平，又可使削波減至最小。 2路10位精度的DA，只需要外接功放（LM386）電路即可完成語(yǔ)音的播放。

系統的硬件連接圖如圖3.8所示。圖中三個(gè)按鍵控制著(zhù)系統的錄音、停止、放音三個(gè)過(guò)程。按下Record鍵，采集語(yǔ)音數據，編碼后存儲語(yǔ)音數據到SPR1024；按下Stop鍵，停止錄音；按下Play鍵，播放所錄語(yǔ)音。

圖3.8硬件連接圖

3.3軟件設計

本系統軟件設計流程圖如圖3.9所示：

錄放音的編解碼是靠調用庫函數完成，不需要我們設計硬件電路。凌陽(yáng)公司提供了豐富的庫函數，我們只要了解庫函數的使用，就能輕松完成語(yǔ)音錄放。本系統采用的是凌陽(yáng)公司提供的音頻格式SACM_A2000，它的壓縮編碼率是16Kbit/s，因此可以計算出1Mbit的存儲器可以存放播放1M/16K = 64秒的語(yǔ)音數據。凌陽(yáng)的音頻格式有許多種，由于篇幅關(guān)系，不在這里詳細講述，請參考相關(guān)資料。

本系統底層驅動(dòng)程序包括IO口初始化、SPR1024的讀寫(xiě)、擦除使用的是匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的。上層程序包括語(yǔ)音的錄放采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。程序以函數的形式封裝對SPR1024芯片的操作，上層程序可以輕松調用這些函數，實(shí)現對SPR1024讀寫(xiě)、擦除操作。這些主要源于凌陽(yáng)十六位單片機具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標準C語(yǔ)言，可以實(shí)現C語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調用。

3.4總結

凌陽(yáng)公司的十六位單片機SPCE061A 是一種款式新穎，性?xún)r(jià)比極高的單片機。它具有較高運算速度的16位16位的乘法運算指令；具有DSP功能的內積運算指令；具有音頻處理功能；具有8位機價(jià)格、16位單片機性能

本系統只是實(shí)現SPCE061A的一個(gè)基本應用，設計者只要對該系統的電路、程序稍加改動(dòng)，就可以實(shí)現語(yǔ)音復讀機、跟讀機、留言機、以及電話(huà)錄音儀等功能。