SPCE061A單片機(jī)采集語音信號并傳送到PC機(jī)中解析方案

2 軟件設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 語音信號的采集壓縮與數(shù)據(jù)傳輸

(1)語音信號的采集壓縮

語音信號處理的基礎(chǔ)是對語音信號進(jìn)行數(shù)字化，并采樣存儲。SRCE061A內(nèi)置專門用于語音信號采集的自動增益控制放大器(AGC)的麥克風(fēng)輸入通道(MIC_IN)。語音信號經(jīng)麥克轉(zhuǎn)換成電信號，由隔離電容隔掉直流成分，然后輸入至內(nèi)部前置放大器。SPCE061A內(nèi)部自動增益控制電路AGC能隨時跟蹤、監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號電平，當(dāng)輸入信號增器時，AGC電路自動減小放大器的增益;當(dāng)輸入信號減小時，AGC電路自動增大放大器的增益，以便使進(jìn)入A/D的信號保持在最佳電平，又可使諧波減至最小。

ADC初始化程序如下：

INT OFF;

R1=0x0030;

[P_TimerA_Ctrl]=R1;

//時鐘頻率為CLKA的fosc/2

R1=0xfa00;

[P_TimerA_Data]=R1;

//采樣率為16kHz

R1=0x003d;

[P_ADC_Ctrl]=R1; //設(shè)置AGC功能

R1=0x00A8;

[P_DAC_Ctrl]=R1; //采用自動方式且通過MIC_IN通道輸入，通過定時器A的溢出鎖存數(shù)據(jù)，ADC為自動方式

R1=0x1000;

[P_INT_Ctrl]=R1; //開中斷IRQ1_TM

INT IRQ;

采樣后的數(shù)字語音信號數(shù)據(jù)量非常大，且由于語音信號采樣點幅度分布的非均勻性和樣本間的相關(guān)性等原因，使語音信號中含有大量的冗余信息。因此，在實際應(yīng)用中采用各種信源編碼技術(shù)來消除語音信號的冗余度。語音編碼方法主要有波形編碼、參數(shù)編碼和混合編碼。

*波形編碼的基本原理是以波形逼近為原則，在時域上把幅度樣本分層量化并用代碼表示;特點是語音質(zhì)量高、抗噪性強(qiáng)編碼率高，適于語音及高保真音樂。

*參數(shù)編碼是基于某種語音產(chǎn)生模型，在編程端分析出該模型參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行編碼;特點是語音質(zhì)量差、抗噪抗弱和編碼率低。

*混合編碼綜合了波形和參數(shù)編碼之優(yōu)點。

凌陽SPCE061A提供了壓縮算法庫——SACMLIB(見表1)，其處理的語音信號范圍是200Hz～3.4kHz的電話語音，并將A/D、編/解碼、存儲及D/A做成相應(yīng)的模塊，對于每個模塊都有其應(yīng)用程序接口API。

表1 SACM-LIB庫中模塊及其算法

(2)語音數(shù)據(jù)的傳輸

SPCE061A的通用異步串口(UART)提供了一個8位全雙工標(biāo)準(zhǔn)接口，用于完成SPCE061A與外設(shè)之間的串行通信。借助于IOB口的特殊功能和UART IRQ中斷，可以同時完成UART接口的接收與發(fā)送數(shù)據(jù)的過程。根據(jù)應(yīng)用需求，把UART設(shè)置為中斷方式接收數(shù)據(jù)，以查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù)。

UART初始化程序InitUART()見網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版(http://www.dpj.com.cn)。