語言表達(dá)障礙者的藏文語音輔助系統(tǒng)

當(dāng)今，嵌入式系統(tǒng)已逐漸應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，給人民群眾的生活提供了極大的方便。但是基于藏語的嵌入式語音播放系統(tǒng)幾乎沒有，該項(xiàng)目的實(shí)施可以填補(bǔ)藏文文本語音播放系統(tǒng)的空白，同時(shí)對(duì)于推廣藏語，提高少數(shù)民族同胞的生活、工作質(zhì)量，促進(jìn)少數(shù)民族事業(yè)發(fā)展都起到了很大的推動(dòng)作用。

該系統(tǒng)包括藏文嵌入式輸入法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和藏文語音資源的處理兩大部分，通過本項(xiàng)目的的實(shí)施，可以解決藏族同胞中有語言障礙者的交流問題，使其可以方便地將自己的想法通過鍵盤輸入的方式變成藏文文本，進(jìn)而可以通過該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成聲音，達(dá)到與正常人進(jìn)行交流的目的，從而大大地改善和提高了他們的生活質(zhì)量。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)利用SPCE3200芯片進(jìn)行開發(fā)，硬件上以開發(fā)板作為開發(fā)平臺(tái)，利用PC機(jī)進(jìn)行軟件程序開發(fā)。SPCE3200嵌入式實(shí)驗(yàn)箱是凌陽科技大學(xué)計(jì)劃推出的一款全功能32位開發(fā)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，它基于S+Core架構(gòu)32位微處理器SPCE3200，該處理器最大的特色是具有較強(qiáng)的多媒體處理能力。該核心板的設(shè)計(jì)基于開發(fā)考慮，配置簡單，布局簡潔明了，外設(shè)齊全，接口標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)展方便，可以較容易的實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的字符輸入、顯示、語音播放功能，因此本設(shè)計(jì)采用SPCE3200作為主控芯片。根據(jù)各功能的需求，其系統(tǒng)硬件整體框圖如圖1所示。主要由SPCE3200主控板、TFT模塊、Toueh Panel模塊、語音資源播放模塊組成。其中，TFT LCD即薄膜晶體管液晶顯示器。在驅(qū)動(dòng)方式上，與簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)像素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管大大提高了圖像的質(zhì)量(尺寸、)含有行驅(qū)動(dòng)電路及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，可直接與多媒體處理器SPCE32 00的LCD控制器接口相連：Touch Panel模塊利用SPCE3200獲取觸屏坐標(biāo)，SPCE3200具有12位的ADC具有8個(gè)通用的A／D轉(zhuǎn)換通道，通過電阻式獲取觸屏的標(biāo)值；使用UFAT文件系統(tǒng)對(duì)SD卡進(jìn)行讀寫文件操作，并通過AD和DA通道實(shí)現(xiàn)MP3的語音播放功能。

1．1 TFT_LCD模組簡介

TFT LCD是Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display的縮寫，即薄膜晶體管液晶顯示器。在驅(qū)動(dòng)方式上，TFT LCD與無源TN LCD、STN LCD的簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)像素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管(TFT)，可有效地克服非選通時(shí)的串?dāng)_，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關(guān)。大大提高了圖像質(zhì)量(尺寸、色彩)，控制起來也比較容易。TFT LCD模塊的電路連接式如圖2所示。

TFT LED主要由偏振片、濾色器基板、液晶、TFT基板、偏振片、背光源組成。通過改變R、G、B信號(hào)線上的電壓，可以控制LCD的透光，使每一個(gè)像素呈現(xiàn)不同的顏色。按照時(shí)序，控制整屏的所有像素點(diǎn)就可以控制LCD顯示。

內(nèi)置于SPCE3200的TFT LCD接口能夠支持對(duì)多種輸入格式的TFT型LCD顯示屏的控制，譬如DataEnable(DE)、Hsync／Vsync、16位并行RGB、8位delta RGB以及CCIR601／656等輸入。LCD顯示屏支持的分辨率為320(水平像素)x240(垂直像素)，并支持NTSC／PAL顯示格式。由于同步信號(hào)的位置及寬度都是可配置的，故可以滿足各種規(guī)格的TFT LCD屏的要求。

本系統(tǒng)之所以選擇TFT LCD模組是根據(jù)系統(tǒng)對(duì)圖片顯示的的需求和模組接口簡單，應(yīng)用方便。此外TFT LCD內(nèi)置觸屏接口，可以直接用來做觸摸屏，是本系統(tǒng)的觸屏與顯示一體化。

1．2 Toueh Pannel模組簡介

觸摸屏(Touch Panel)是一種直接以觸碰方式來達(dá)成輸入指令的透明面板。SPCE3200具有12位的ADC具有8個(gè)通用的A／D轉(zhuǎn)換通道，通過X2或者X1把接觸點(diǎn)到Y(jié)1的電壓輸入SPCE3200的其中一個(gè)A／D通道，就可以計(jì)算獲得縱坐標(biāo)值，同樣，通過Y1或者Y2把接觸點(diǎn)到X2的電壓輸入其中一個(gè)A／D通過，就可以獲得橫坐標(biāo)值。

實(shí)驗(yàn)箱上LCD大小為640 x480，最左端橫坐標(biāo)為0，最右端橫坐標(biāo)為639，最上端縱坐標(biāo)為0。最下端縱坐標(biāo)為479。假設(shè)屏上任意坐標(biāo)點(diǎn)(x，y)的橫向電壓測得為Vx，縱向電壓測得為Vy，其中：0≤x640，0≤y480，0≤Vx≤3.3 V，0≤Vy≤3.3 V。此時(shí)計(jì)算得到：

本系統(tǒng)是針對(duì)特殊人群設(shè)計(jì)的，考慮到操作的方便性和容易性，所以利用Touch Panel模組可以讓使用者通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)各種功能。

1．3 語音播放模塊——DAC

本系統(tǒng)語音的實(shí)現(xiàn)選擇SPCE3200的MP3文件播放。硬件上依賴DAC進(jìn)行輸出播放；軟件上主要通過MP3庫解碼器的API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，保證了語音輸出的質(zhì)量同時(shí)軟件操作上也較容易。

SPCE3200有兩路16位高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以進(jìn)行普通的D／A轉(zhuǎn)換，也可以進(jìn)行立體聲語音播放。SPCE3200的DAC模塊共有3個(gè)引腳：其中DAC_VREF為DAC參考電壓輸入引腳；DAC_CH0為DAC通道0信號(hào)輸出引腳；DAC_CH1為DAC通道1信號(hào)輸出引腳。SPCE3200的DAC模塊有兩路DAC通道(通道0和通道1)，具有4級(jí)深度的FIFO Buffer(Buffer的大小可設(shè)置)，可以編程設(shè)置DAC采樣率，其中斷機(jī)制和緩存區(qū)支持可使得語音播放更方便。其特性如下：

1)電壓型輸出；

2)16位精度；

3)共有兩路DAC通道(通道0和通道1)；

4)具有4級(jí)深度的FIFO Buffer，Buffer的大小可設(shè)置；

5)終端機(jī)制和緩沖區(qū)的支持使得利用DAC進(jìn)行語音播放更方便。

2 輸入鍵盤

本項(xiàng)目考慮到應(yīng)用的復(fù)雜程度和系統(tǒng)資源分配，充分利用SPCE3200的多媒體特性，采用含37個(gè)按鍵的鍵盤來實(shí)現(xiàn)藏文字符以及數(shù)字和特殊符號(hào)的輸入，界面直觀，操作方便。

鍵盤的布局見圖3所示，本實(shí)驗(yàn)將LCD液晶屏通過坐標(biāo)測試分為主窗口、字符選擇窗口和字符顯示窗口。在鍵盤以圖片形式在鍵盤主窗口顯示，通過掃描函數(shù)以1～30號(hào)鍵作為藏文基本基字的存儲(chǔ)鍵，然后利用軟件將常用藏文字符存儲(chǔ)到每個(gè)鍵下，從而實(shí)現(xiàn)藏文的觸鍵輸入。本設(shè)計(jì)以*號(hào)鍵作為藏文分隔符，以←_鍵作為取消鍵，以鍵作為確認(rèn)鍵，以↑鍵作為上翻鍵，以↓鍵作為下翻鍵，從而實(shí)現(xiàn)了上翻、下翻、確認(rèn)、刪除、輸入等功能。以34鍵作為#鍵用來存儲(chǔ)數(shù)字符號(hào)和特殊的藏文符號(hào)，簡單地實(shí)現(xiàn)數(shù)字特殊符號(hào)的輸入。