基于單片機設計的通用漢字文本播音系統

嵌入式語(yǔ)音播放系統應用日益廣泛。漢字語(yǔ)音播放的方法有錄音芯片法、語(yǔ)音合成芯片法及漢字語(yǔ)音庫法等。Flash存儲器容量不斷增大，利用Windows的Speech SDK可以方便地提取漢字語(yǔ)音文件，因此漢字語(yǔ)音庫法得以廣泛應用。

　　漢字語(yǔ)音庫法可分為專(zhuān)用語(yǔ)音播放和通用語(yǔ)音播放兩類(lèi)。專(zhuān)用語(yǔ)音播放系統只存儲少量固定的語(yǔ)音資源，只需較小的存儲容量，但應用范圍有限。通用語(yǔ)音播放系統存儲所有不同讀音漢字的單字語(yǔ)音資源，可實(shí)現任意文本組合的語(yǔ)音播放，適用于播放內容經(jīng)常更新的場(chǎng)合。本系統由1220個(gè)不同讀音漢字讀音文件構成語(yǔ)音庫，存于一片Flash存儲器中，實(shí)現了基于SPCE061A的嵌入式通用漢字文本語(yǔ)音播放系統。系統硬件簡(jiǎn)單，使用方便，成本低廉，適用于公交車(chē)報站器等應用系統中。

　　1硬件原理

　　直接由漢字的wave讀音文件構成的語(yǔ)音庫占存儲空間很大，語(yǔ)音文件壓縮后，可使語(yǔ)音庫數據占Flash存儲器空間大大減小。凌陽(yáng)為語(yǔ)音播放提供了多種壓縮算法，本系統采用碼激勵線(xiàn)性預測(CELP)編碼的SACM_S480壓縮算法，其壓縮比例為80：3。壓縮后的語(yǔ)音資源數據可存放在一片512 kB的Flash存儲器中。

　　普通單片機為核心的語(yǔ)音播放系統硬件上需要較多的外圍器件和電路，如存儲器、D／A轉換器等，軟件上語(yǔ)音解壓縮速度不快會(huì )影響其他操作。而若采用嵌入式微處理器實(shí)現語(yǔ)音播放系統則成本太高。凌陽(yáng)16位單片機SPCE061A是一個(gè)最佳的選擇，它帶有DSP指令，將嵌入式語(yǔ)音系統所需的A／D、D／A等功能模塊都集成在一個(gè)芯片中，具有很強的可編程音頻處理功能。凌陽(yáng)還提供SACM_LIB語(yǔ)音庫(本系統使用SACMV26e.lib)可實(shí)現錄音、播放和語(yǔ)音識別等功能。

　　本系統硬件原理如圖1所示，主要由SPCE061A單片機和外部Flash存儲器SPR4096A兩個(gè)芯片組成。SPCE061A運行所有語(yǔ)音解碼播放及其他操作的軟件功能，它的D／A輸出經(jīng)音頻功放SPY0030接揚聲器。SPR4096A存儲包括漢字讀音序號索引表、語(yǔ)音資源地址索引表和語(yǔ)音資源數據的所有語(yǔ)音信息。

　　通用文本語(yǔ)音播放有預先存儲固定文本播放、接收文本后播放和實(shí)時(shí)文本播放等3種工作方式。實(shí)時(shí)文本播放方式對系統的軟件處理能力的要求最高，最能檢驗系統的語(yǔ)音播放操作與其他操作的配合情況，故本系統采用實(shí)時(shí)文本播放的方式進(jìn)行程序調試，即串行口輸入漢字的同時(shí)進(jìn)行文本播放，硬件上SPCE061A的UART與PC機的RS-232連接。

　　SPCE061A有內置ICE(在線(xiàn)仿真器)調試接口，可實(shí)現在線(xiàn)仿真、調試和下載，程序調試非常方便，這也是選擇SPCE061A的主要原因之一。硬件上ICE調試接口與PC機并行口連接。SPCE061A除可編程音頻處理功能外，還具有豐富的I／O口、時(shí)鐘源及中斷源，Flash存儲達32 k字，RAM有2 k字，在語(yǔ)音播放的同時(shí)還能進(jìn)行復雜的控制操作。

　　SPR4096A容量為512 k×8位，分256個(gè)扇區，每個(gè)扇區為2 kB，可配置為BMI(總線(xiàn)存儲器接口)或SIF(串行接口總線(xiàn))。為節省I／O口，本系統使用串行接口。此串行接口是凌陽(yáng)自行定義的SIO接口，也用SCK和SDA兩根信號線(xiàn)，但數據格式與I2C或SPI略有不同，SPCE061A的IOB0為時(shí)鐘信號SCK，IOB1為數據信號SDA。