W90P710的智能音樂(lè)播放器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　引 言

　　隨著多媒體的發(fā)展，音樂(lè)播放器作為消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，其不斷增長(zhǎng)的消費(fèi)要求促使生產(chǎn)廠(chǎng)家采用更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提高自己產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。近幾年來(lái)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)迅速發(fā)展，專(zhuān)門(mén)用于語(yǔ)音識(shí)別的芯片層出不窮，如凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃推出的SPCE061A單片機(jī)，性?xún)r(jià)比高，應(yīng)用廣泛。結(jié)合語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)與當(dāng)前盛行的嵌入式技術(shù)，設(shè)計(jì)一款不僅具有傳統(tǒng)的按鍵控制功能且能控制語(yǔ)音的音樂(lè)播放器，具有一定的市場(chǎng)前景。

　　1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

　　音頻解碼方式分為硬件解碼和軟件解碼，硬件解碼根據(jù)在系統(tǒng)硬件的安排又有單芯片和雙芯片形式之分。雙芯片形式在于分離解碼芯片與控制芯片，解碼效果出色，但價(jià)格昂貴；單芯片形式為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)犧牲了音質(zhì)，但性?xún)r(jià)比高。軟件解碼功能實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較靈活，成本低，但對(duì)微控制器的運(yùn)行速度和內(nèi)存要求較高。兩種解碼方式皆有利弊。本文提出了一個(gè)比較折中的方案，即采用ARM7微處理器的單芯片形式和軟件解碼方式，使性能優(yōu)化，同時(shí)符合市場(chǎng)需求。此外考慮到語(yǔ)音識(shí)別需實(shí)時(shí)響應(yīng)，可采用語(yǔ)音識(shí)別專(zhuān)用芯片來(lái)完成，同時(shí)也保證了識(shí)別率。基于以上分析，主機(jī)采用華邦公司生產(chǎn)的W90P710套件，從機(jī)采用凌陽(yáng)公司的 SPCE061A作為語(yǔ)音識(shí)別芯片?；?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/W90P710">W90P710的智能音樂(lè)播放器框架如圖1所示。播放器的運(yùn)行流程是：用戶(hù)打開(kāi)機(jī)器首先進(jìn)入功能界面，功能界面分音樂(lè)模式、錄音模式、訓(xùn)練模式和文件管理。若打開(kāi)機(jī)器時(shí)用戶(hù)沒(méi)有語(yǔ)音庫(kù)，則只能用按鍵控制機(jī)器，同時(shí)LCD屏提示用戶(hù)進(jìn)入訓(xùn)練模式訓(xùn)練語(yǔ)音命令而獲得自己的語(yǔ)音庫(kù)；若訓(xùn)練成功則可以語(yǔ)音控制播放器進(jìn)入各個(gè)模式。進(jìn)入音樂(lè)模式，在播放音樂(lè)時(shí)，LCD屏顯示歌曲的基本信息，如歌名、演唱者、專(zhuān)輯名等，同時(shí)可以按鍵和語(yǔ)音控制音樂(lè)的播放，如上一首、下一首、暫停、播放、退出等。在其他3種模式下，只能靠按鍵控制。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　按照模塊化設(shè)計(jì)原則，將整個(gè)智能音樂(lè)播放器分成主控模塊、語(yǔ)音識(shí)別模塊、音頻模塊、顯示模塊和鍵盤(pán)。

　　2．1 主、從機(jī)控制器

　　W90P710主機(jī)是系統(tǒng)控制和管理的核心，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放，錄音，音樂(lè)文件和錄音文件的存儲(chǔ)、刪除、顯示，以及與單片機(jī)的串口通信等功能。該處理器以ARM7TDMI為內(nèi)核，具有以下特性：

①片內(nèi)集成LCD控制器，方便實(shí)現(xiàn)顯示功能；
②外部總線(xiàn)接口具有豐富的片選資源，可擴(kuò)展NAND Flash等大容量存儲(chǔ)設(shè)備；
③具有4個(gè)串口，可方便實(shí)現(xiàn)與凌陽(yáng)單片機(jī)的串口通信及程序調(diào)試。

　　同時(shí)，W90P710主頻能達(dá)到80 MHz，功耗低，有著十分優(yōu)秀的性?xún)r(jià)比，特別適用于系統(tǒng)控制領(lǐng)域。

　　系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別芯片為SPCE061A，是凌陽(yáng)科技公司推出的針對(duì)語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域的16位單片機(jī)，具有體積小、功耗低、性能好且易于開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)。該芯片使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式(2．4 kbps)，能容納210 s的語(yǔ)音數(shù)據(jù)；具備串行設(shè)備接口；7通道10位電壓A／D轉(zhuǎn)換器(ADC)和1個(gè)單通道的聲音專(zhuān)用A／D轉(zhuǎn)換器。聲音A／D轉(zhuǎn)換器輸入通道，內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)電路。語(yǔ)音模式成功啟動(dòng)或處于訓(xùn)練模式下，單片機(jī)自行采集語(yǔ)音信號(hào)并進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別結(jié)果通過(guò)串行接口傳給主機(jī)。

　　2．2 音頻模塊

　　音頻模塊在整個(gè)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，不但要實(shí)現(xiàn)錄音功能，而且還需播放MP3音樂(lè)、提示音和錄音文件。本系統(tǒng)的音頻接口由AC97音頻接口總線(xiàn)接口和ALC203音頻編解碼器組成。ALC203是Realtek公司推出的一款經(jīng)濟(jì)型音頻編解碼器，它通過(guò)AC97數(shù)字音頻接口實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的數(shù)字化處理。圖2是關(guān)于音頻編解碼的具體實(shí)現(xiàn)電路，ALC203的2、3腳接1個(gè)24．576 MHz的晶振；5、6、7、10腳和華邦W90P710的AC97數(shù)字音頻接口AC97-DATO、AC97-BCLK、AC97-DATI、AC97- SYNC相連；MIC1和MIC2接麥克風(fēng)兩端；HP-OUT-L和HP-OUT-R腳分別通過(guò)一個(gè)有極電容接到耳機(jī)插口處；GPIO1和GPIO0可以硬件調(diào)節(jié)音量，但本設(shè)計(jì)采用軟件進(jìn)行音量調(diào)節(jié)。

　　2．3 其他模塊設(shè)計(jì)

　　LCD顯示屏選用的是AUO公司的A030DL01(320×240)工業(yè)級(jí)液晶屏。該液晶屏的彩色格式為RGB656格式，彩色色深可達(dá)到64K色，顯示文件名和歌曲基本信，同時(shí)因屏幕空間較大，可添加彩色背景畫(huà)面。漢字顯示是通過(guò)添加字庫(kù)軟件實(shí)現(xiàn)的。鍵盤(pán)有4×1個(gè)按鍵，方便用戶(hù)控制播放器，同時(shí)也保證在語(yǔ)音模式不能正確工作時(shí)可以按鍵控制機(jī)器。