文字轉(zhuǎn)發(fā)音單片處理器WTS701的原理及應(yīng)用

摘要：WTS702是華邦公司推出的內(nèi)建喇叭驅(qū)動(dòng)功能的“文字轉(zhuǎn)發(fā)音”單芯片集成電路。該芯片將連續(xù)運(yùn)算法與華邦專有的多層次儲(chǔ)存技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了真正將“文字轉(zhuǎn)發(fā)音”的完整功能。文中介紹了該芯片的原理及典型應(yīng)用，給出了Cygnal F120MPU與WTS701的接口電路，并根據(jù)相應(yīng)的芯片指令給出了其控制軟件的代碼程序。

關(guān)鍵詞：文字轉(zhuǎn)發(fā)音；WTS701；C51語言；

１ 概述

ＷＴＳ７０１是華邦電子推出的第一顆“文字轉(zhuǎn)發(fā)音”(ｔｅｘｔ－ｔｏ－ｓｐｅｅｃｈ)單芯片處理器。ＷＴＳ７０１使用真人發(fā)音為樣本，從而確保了所輸出的發(fā)音是清晰的真人發(fā)音，而不會(huì)像計(jì)算機(jī)合成聲音般不自然，因此，通過該芯片將文字轉(zhuǎn)換成的發(fā)音更自然、真實(shí)、悅耳。

ＷＴＳ７０１單芯片處理器解決方案將連續(xù)運(yùn)算法（ｃｏｎｃａｔ ｅｎａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ) 與華邦專有的多層次儲(chǔ)存技術(shù)(Ｍｕｌｔｉ－Ｌｅｖｅｌ Ｓｔｏｒａｇｅ，ＭＬＳ) 相結(jié)合。ＷＴＳ７０１單芯片處理器內(nèi)建喇叭驅(qū)動(dòng)功能，不需要微處理器或個(gè)人計(jì)算機(jī)即可運(yùn)作，因而可廣泛應(yīng)用于無線產(chǎn)品上。舉凡電子郵件的閱讀、實(shí)時(shí)簡訊、網(wǎng)站、新聞、天氣、運(yùn)動(dòng)、股價(jià)等信息，或是電子商務(wù)訊息傳遞及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的語音說明，皆可使用此款ＩＣ將文字轉(zhuǎn)換成為語音，以聽覺代替視覺來讀取。此外，ＷＴＳ７０１單芯片處理器還可以運(yùn)用在學(xué)習(xí)輔助教材、視障輔助教材、電子書、玩具及其它娛樂產(chǎn)品上。

２ 引腳排列及功能

ＷＴＳ７０１采用５６腳ＴＳＯＰ封裝。其引腳排列如圖１所示，各引腳的功能說明如表１所列。

表1 WTS701的引腳功能

３ 應(yīng)用特性

３．１ 芯片工作參數(shù)

●采用２．７Ｖ～３．３Ｖ工作電壓。

●其Ｉ／Ｏ引腳可耐３Ｖ～５Ｖ電壓。

●功耗低，工作模式時(shí)的電流為３５μＡ，等待模式時(shí)為１μＡ。

●工作溫度范圍：－４０℃～＋８５℃。

●采用模擬音頻輸出，可外接８Ω揚(yáng)聲器。

●發(fā)音語速可調(diào)。

●可對ＡＳＣＩＩ碼或Ｕｎｉｃｏｄｅ碼進(jìn)行文字轉(zhuǎn)發(fā)音。

●支持英語男、女性發(fā)音和中文女性發(fā)音。

３．２ 存儲(chǔ)單元和ＳＰＩ傳輸格式

該芯片內(nèi)含２組內(nèi)存數(shù)組：其一為語音數(shù)據(jù)庫所用，另一則為處理核心程序所用。有１組模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)通過音效ＰＣＭ輸出音效，另有１組揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路可做為模擬輸出。ＷＴＳ７０１支持ＡＳＣＩＩ碼的文字輸入（國語則需使用Ｕｎｉｃｏｄｅ編碼文字），并可通過串行ＳＰＩ接口輸入，然后將其轉(zhuǎn)換為語音并通過模擬端口輸出，當(dāng)然，也可輸出至數(shù)字ＣＯＤＥＣ。ＷＴＳ７０１芯片的系統(tǒng)工作流程框圖如圖２所示。

ＷＴＳ７０１的傳輸協(xié)議采用ＳＰＩ方式，傳輸格式如圖３所示。

４　典型應(yīng)用

圖４所示是ＷＴＳ７０１與Ｃｙｇｎａｌ Ｆ１２０微控制器的接口電路。系統(tǒng)的應(yīng)用軟件代碼程序見下文。當(dāng)微處理器Ｃｙｇｎａｌ Ｆ１２０與ＷＴＳ７０１以及相應(yīng)的外圍電路連接完畢后，便可運(yùn)行該應(yīng)用軟件，揚(yáng)聲器將發(fā)出“大家好”的問候語。

＃ｉｎｃｌｕｄｅ＂ｃ:＼ｃｙｇｎａｌｄｅｆｉｌｅｓ＼ｃ５１＼ｉｎｃ＼ｃ８０５１ｆ１２０．ｈ＂

＃ｄｅｆｉｎｅ ｂｙｔｅ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ

＃ｄｅｆｉｎｅ ｕｉｎｔ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ

＃ｄｅｆｉｎｅ ＳＹＳＣＬＫ ２２１１８４００ ／／系統(tǒng)時(shí)鐘外部晶體

ｄａｔａ ｂｙｔｅ ＳＦＲＰＡＧＥ＿ＳＡＶＥ;

ｉｄａｔａ ｂｙｔｅ ｓｔａｔｕｓ[２３];??

ｓｂｉｔ ｃｓ ＝Ｐ２＾０;

ｓｂｉｔ ｓｓ ＝Ｐ２＾１;

ｓｂｉｔ ｍｏｓｉ＝Ｐ２＾２;?

ｓｂｉｔ ｓｃｌｋ＝Ｐ２＾３;

ｓｂｉｔ ｍｉｓｏ＝Ｐ２＾４;

ｓｂｉｔ ｒｄｙ ＝Ｐ２＾５;

ｓｂｉｔ ｂｉｎｔ＝Ｐ２＾６;

ｓｂｉｔ ｒｅｓ ＝Ｐ２＾７;

ｖｏｉｄ ＳＹＳＣＬＫ_Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ)

{ ｄａｔａ ｉｎｔ ｉ;

／／ 延時(shí)計(jì)數(shù)器

ＳＦＲＰＡＧＥ_(tái)ＳＡＶＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ;

ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＣＯＮＦＩＧ_ＰＡＧＥ;

ＯＳＣＸＣＮ＝０ｘ６７; ／／ 啟動(dòng)外部２２．１１８４ＭＨｚ晶振

ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜２５５;ｉ＋＋); ? ／／ 等待振蕩器啟動(dòng)

ｗｈｉｌｅ(!(ＯＳＣＸＣＮ＆０ｘ８０?)); ／／ 等待晶體振蕩器穩(wěn)定

ＣＬＫＳＥＬ＝０ｘ０１;

ＯＳＣＩＣＮ＝０ｘ００; ／／ 選擇外部振蕩器為系統(tǒng)時(shí)鐘源并使能丟失時(shí)鐘檢測器

ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ_(tái)ＳＡＶＥ;

}

ｖｏｉｄ ＰＯＲＴ_Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ)

{ ＳＦＲＰＡＧＥ_(tái)ＳＡＶＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ;

ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＣＯＮＦＩＧ_ＰＡＧＥ;

ＸＢＲ０＝０ｘ０４; ／／ 使能ＵＡＲＴ０

ＸＢＲ１＝０ｘ１４; ／／ 使能ＩＮＴ０和ＩＮＴ１

ＸＢＲ２＝０ｘ４４; ／／ 使能數(shù)據(jù)交叉開關(guān)和弱上拉

Ｐ２ＭＤＯＵＴ｜＝０ｘｆｆ; ／／ 允許為推挽輸出

ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ_(tái)ＳＡＶＥ;

}

ｖｏｉｄ ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ()

{ ｍｏｓｉ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);

ｓｃｌｋ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝０;

}

ｂｙｔｅ ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(ｂｙｔｅ ｄ)

?{ ｉｄａｔａ ｂｙｔｅ ｉ;

ｉｄａｔａ ｂｙｔｅ ｒｅｓｕｌｔ＝０;

ｗｈｉｌｅ(!ｒｄｙ); ?

ｍｏｓｉ＝１; ｍｉｓｏ＝１;

ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜８;ｉ＋＋)

{ ｓｃｌｋ＝０;

ｄｅｌａｙ(５);?

ｍｏｓｉ＝(ｂｉｔ)(ｄ＆０ｘ８０);?

ｄ＝ｄ＜＜１;

ｄｅｌａｙ(５);?

ｓｃｌｋ＝１;

ｄｅｌａｙ?５??

ｒｅｓｕｌｔ＊＝２?

ｉｆ(ｍｉｓｏ) ｒｅｓｕｌｔ＋＋;

}

ｒｅｔｕｒｎ(ｒｅｓｕｌｔ);?

}

ｖｏｉｄ ｓｐｉ＿ｅｎｄ()

{ ｍｏｓｉ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｃｌｋ＝０;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝０;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝１;

}

ｖｏｉｄ ｄｅｌａｙ(ｕｉｎｔ ｄｅｌｘ)

{ ｉｄａｔａ ｕｉｎｔ ｉ＝０;

ｗｈｉｌｅ(ｉ＜ｄｅｌｘ)

{ ｉ＋＋;} ?

}

ｍａｉｎ()

{ ＷＤＴＣＮ＝０ｘｄｅ; ／／ 禁止看門狗定時(shí)器

ＷＤＴＣＮ＝０ｘａｄ;

ＳＹＳＣＬＫ_Ｉｎｉｔ();? ／／ 初始化振蕩器

ＰＯＲＴ_Ｉｎｉｔ(); ／／ 初始化數(shù)據(jù)交叉開關(guān)和通用ＩＯ口

ｃｓ＝０; ｒｅｓ＝１; ｄｅｌａｙ(１０); ｒｅｓ＝０; ｄｅｌａｙ(１０);?

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[０]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ１４);

ｓｔａｔｕｓ[１]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();??

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｒｅａｄｙ ｔｏ ａｃｃｅｐｔ ｃｏｍｍａｎｄｓ ｂｕｔ ｎｏｔ ｐｏｗｅｒｅｄ ｕｐ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[２]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ０２);

ｓｔａｔｕｓ[３]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｓｅｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｕｐ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[４]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ０６); ／／ｓｅｎｄ ｒｅａｄ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｔａｔｕｓ[５]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);

ｓｔａｔｕｓ[６]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｔａｔｕｓ[７]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();?

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｒｅｔｕｒｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｔｓ７０１,ｎｏｗ ｂｅ ｒｅａｄｙ ｆｏｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();?

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ５１);

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｓｖｏｌ ｓｅｔ ｖｏｌ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ???

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ５２);?

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ０７);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();

ｄｅｌａｙ(５００);／／ｓｖｏｌ ｓｅｔ ｖｏｌ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[８]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ８１);?

ｓｔａｔｕｓ[９]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｔａｔｕｓ[１０]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ１０);? ／／＾Ｐ

ｓｔａｔｕｓ[１１]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｄ＇); ／／“大”的拼音

ｓｔａｔｕｓ[１２]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ａ＇??

ｓｔａｔｕｓ[１３]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇４＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１４]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｊ＇);? ／／“家”的拼音

ｓｔａｔｕｓ[１５]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｉ＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１６]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ａ＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１７]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇１＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１８]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｈ＇);? ／／“好”的拼音

ｓｔａｔｕｓ[１９]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ａ＇);?

ｓｔａｔｕｓ[２０]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇０＇);?

ｓｔａｔｕｓ[２１]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇３＇);?

ｓｔａｔｕｓ[２２]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇ ＇); ／／結(jié)束符

ｓｐｉ_ｅｎｄ();?

ｗｈｉｌｅ(１); ?

}

５　結(jié)束語

實(shí)際使用時(shí)，可利用華邦ＷＴＳ７０１語音芯片的預(yù)錄人聲方式來讓文字轉(zhuǎn)換后的語音更具有人情味?，F(xiàn)今市場上的ＴＴＳ產(chǎn)品多半采用計(jì)算機(jī)合成的語音模式，ＷＴＳ７０１的問世則可把一般文字轉(zhuǎn)化為真人發(fā)音的語音輸出，從而創(chuàng)造一個(gè)更具人性化的語音環(huán)境。