功能趋向多样化的语音编译码芯片 语音, 芯片

forsuccess

标签：音效语音  编解碼
由于可携式产品愈来愈多，因此对于音效播出的功能要求也就愈被要求能够达到高音质输出的能力，事实上，目前在市场上有相当多的音效语音解决方案，然而经过更新技术的加持，使得这些音效语音编译码的输出能力，已经不亚于CD的质量，甚至于如果内建高阶处理器的话，还能够提供包括数字模拟转换、除错、以及系统控制等功能。
不过从基本的架构上来看，对于数字音讯数据处理而言，现在所内建的各种功能都并不是绝对备需要的，因为这些作业都可以利用一个或多个数字接口，藉由外部强大的处理器来进行，但是因为成本与轻薄应用的考虑之下，有些业者采取的策略便是把处理器内建于音效语音编译码芯片之中，至于孰优孰劣就是视个人见解来决定了。
依据不同的应用　选择各式各样的编解碼技术
虽然，内建的处理器可以在芯片内部进行更高阶的运算处理，但是对于输出音质来说，还是需要新一代的技术来支持。目前最常被使用的便是脉冲编码调变(PCM)压缩技术，这是PCM技术是常见的数据格式，采用二进制的数字取样方式，最常用于未经过压缩的音讯数据，不过由于高质量音讯需要比较高包括速率和长度的取样，所以对于PCM技术来说，取样速率大多为48kHz。
而误差脉冲编码调变(DPCM)的压缩技术，由于只有两个连续取样的差异，因此不管原始数据的分辨率是多高，DPCM技术一律使用4位来储存，所以在数据上，会有一定程度的损耗。
新一代的误差脉冲编码调变压缩技术ADPCM，基本上是从DPCM技术演化过来的，所以工作原理是和DPCM技术相似，两者做大的差异是，ADPCM技术能够预测后续取样值，也就是说，当进行一系列取样之后，ADPCM技术经过运算分析，可以预测下一个取样的值，然后在判定与实际值之间的差异性，这样的技术需要较为高阶的微处理器来协助运算。
A Law PCM与u LawPCM的技术，基本上和PCM技术相同，对于数据来说都是有一定程度的损耗，不过Law PCM采用的是非线性量化技术，并且取样的方式是利用低振幅取样，可以将取样降低到8位，位率为64kbit/s。能够表现的准确度更高，当然，也可使用高质量的16位线性量化语音取样，这样还能减少更多的取样位数。目前A Law PCM与u Law PCM的编解碼技术，被相当广泛的应用，差别是，美日体系的应用是以u Law PCM技术为主，而A Law PCM技术则是被欧盟等国家使用。
•盛群半导体采取电压输出　DAC音质比一般电流输出型更好
HT86系列是盛群半导体几年前推出的高效率音效播放解决方案，内含盛群标准的8位控制器，并搭载高解析的单声道12-bit DAC、24个I/O、外部中断、外部重置、Real Time Clock，功能极富弹性。适用于各种优质语音产品，HT86系列是采取电压输出DAC，因此在音质的部分要比一般电流输出型更好，如果使用者是以EasyFormat编辑，根据index变量限制，最大可以放入256段语音;而在压缩格式方面支持了8-bit PCM, 6-bit uLaw PCM, 4-bit ADPCM。在内建VOICE ROM的部分，还提供了有其它的用途，可以用于其它数据的存放，通过相对应的地址和数据缓存器来读取数据，此外后续新发表的HT86030、HT86070芯片，除了特性与原HT86系列相同之外，因为I/O减少到了16个，可以省掉一组的16-bit timer与Real Time Clock，使得在成本部分具竞争力，另外在产品开发方面，HT86系列支持汇编语言与C语言，并以盛群的HT-ICE做为开发环境，可以让产品开发更快速容易。
•冲电气内建P2ROM进一步的降低成本
语音芯片是OKI半导体部门中的主力产品，在这一方面OKI拥有25年的丰富开发经验，提供使用者利用解决方案设计出，柔和清晰的音质、简便使用的应用产品，适用的范围包括了，家电设备、数字产品、汽车电子、安全防护、通讯应用、医疗美容、玩具等等。并且在2006年，更开发出了内建P2ROM的产品，将成本更进一步的降低，达到高音质、低成本的产品特色。
ML2250系列是以Mask Rom以及Flash，作为内存，内建了14bit D/A Converter和Low-Pass Filter能够支持双通道的应用，除了内部储存的语音数据之外，还可以提供利用外部语音数据输入的方式，来进行语音播放，在播放译码的技术方面，ML2250系列可以支持STRAIGHT 8bitPCM、Non-linear 8bitPCM、STRAIGHT 16bitPCM/2bitADPCM2/4bitADPCM2的播放选择，并且还具有音量调整的功能，如果透过接口还可以连接外部的放大器和CPU完成混音合成。
•ROHM的BU6922KV/BU6934FV　针对各种家电产品应用
ROHM针对汽车电子、游戏机、影音产品、家电产品等等的应用，不断的推出新一代的产品，其中BU6922KV/BU6934FV的影音播放芯片就是针对冷气机、洗衣机为主的各种家电产品应用的解决方案，BU6922KV/BU6934FV采用了16位DAC作为核心，提供与CD相似度相当高的音质，并且在芯片中ROHM加入了特有的压缩技术，在内建仅有4Mb ROM的容量中，可以储存传统产品4倍的播放数据。在支持ADPCM编解碼部分，ROHM的ADPCM编解碼解决方案，可以套用现有的系统，让使用者可以相当方便的音频和声音功能加载到设备之中上。采样频率也可以任意的设定，而且无须附加其它的微控制器。另外，ROHM有推出了可支持USB主机的MP3译码芯片，在芯片中整合了USB2.0、耳机放大器、MP3译码器以及控制器，更容易地与USB闪存连接，因此相当容易被使用在CD播发器、迷你播放产品、汽车音响和可携式播放器等。
•精工爱普生的S1V30300　以很小数据量创建高语音质量系统
精工爱普生开发出针对嵌入式的应用，发表了新一代的语音导航音频译码芯片S1V30300，该芯片是一款辅助芯片，支持利用Epson的PC工具，可以提供使用者从主机接收的语音数据，进行纪录及压缩、译码等等作业，并且利用积分D/A转换器进行输出;S1V30300具有16kHz和8kHz采样频率和21kHz单频率输入，电源电压为1.8V，I/O电压为3.3V。由于S1V30300采用了频率同步串行接口的协议，因此很容易被集成在各种主机设备和微控制器中。S1V30300芯片支持AAC LC以及ADPCM音频编译码，并支持以很小的数据量创建具有高语音质量的系统，目标应用包括家用电器、建筑及办公设备等要求语音导航的各种系统，一种特殊工具使用户可以在PC上编辑语音导航消息，无需进入录音棚录音，使语音导航系统更易于开发。
•W588Dxxx系列芯片　提升玩具产品的声音质量
高音质语音IC-W588Dxxx系列芯片，能够提升玩具产品的声音质量。W588Dxxx系列是采用华邦自行研发的噪声处理器与高分辨率的语音后级推动放大电路，进而达到高音质的语音效果。此系列内建有三信道混音器，可同时播放三轨的语音输出，不仅满足玩具产业各种不同的音效需求，更能达到生动活泼的听觉感受，除了高音质的特色外，W588Dxxx系列涵盖3秒～400秒语音长度的记忆容量，能使其玩具应用领域更加广泛。同时它还提供序列传输接口管理系统(SIM)，以及SPI等功能，可容易地搭配华邦的serial Mask Rom产品及SPI-Flash产品，使语音或程序均可放于外部内存，并相对降低生产成本，适合各种卡式应用或扩充存储容量应用。此外，W588Dxxx系列更进一步内建有8位高分辨率的PWM输出，可用于驱动LED及马达，以达到渐次明亮变化或微控制效果。

forsuccess

标签：分级通信  采集器
1引言
长期以来，居民小区的物业管理部门对用户用电、水、气的统计一直是在人工抄表的基础上进行的。而人工方式由于统计工作量大，误差大，人为错误等给物业管理和用户也常带来极大的不便。随着计算机技术和网络技术的发展，住户三表(水，电，煤气)出户自动抄表自动计费系统也应运而生。一般小区内的住户数量较多，数据采集单元数目较大，同时由于数据采集单元可能离中央管理计算机较远，因此这类系统中的计算机通信网络必须采用多层分级通信的模式。本文介绍一种基于分级通信模式自动抄表系统设计方法。
2系统设计
2.1系统组成
图1所示是某小区的自动抄表系统的结构图。该智能抄表系统采用四层结构，其中第一层是中央管理机，依次为集中器、采集器、现场采集仪表。
通过中央管理机及其软件，管理人员可根据系统密码的权限随时查询小区各个住户的水、电、煤气的实时及历史使用情况。而集中器的主要作用是保存历史和当前采集数据，它在作为采集器主机的同时也作为中央管理机的从机，并且可以向外提供RS232、RS485及集成MODEN通讯接口(备用)。采集器作为计数装置可对脉冲信号进行取样。并可在断线时向物业中央管理机报警，以防止有人偷电(水、煤气)。采集器有24个通道，每个通道可单独设置为电表、煤气表或水表脉冲量输入;输入信号可以是有源信号，也可以是无源信号，其脉冲频率一般小于10Hz。现场采集仪表用于分别计录用户用水，电，煤气的数量，并以电脉冲形式输出。
中央管理机与采集器通信有定时采集(大于等于3分钟)和主动采集两种模式，具体操作可由操作者发出命令，它可以自动采集所有通道数据或特定通道的数据。上位机则通过采集器完成下列功能：设定通信波特率(缺省值为19200)、设定集中器到采集器的定时采集时间、设定采集器时间、获取集中器中的采集数据和报警信号、设置某采集器数据、读取某采集器设置数据以及开户和销户等。
集中器与采集器之间采用RS-485半双工接口并采用主从模式进行通信。一般情况下，集中器定时或连续向采集器采集数据。当上位机与集中器通信时，必须等待集中器与某采集器完成通信才能开始交互数据。
本系统中，中央管理机下挂4个集中器，每个集中器下挂126个采集器。由于RS-485总线最多可挂32个驱动器，因此，在某些采集器中，应设置中继器(该中继器可由两片背靠背的MAX1487组成)，以使RS-485总线下可挂126个采集器。
2.2通信协议
本系统的通信协议包括字符格式和数据包格式。在字符格式中，每个字符在传输中采用异步方式，具体字符格式如下：
其中，起始标志位SOI(STARTOFIN-FORMATION)为7EH，对应于ASCII码字符“～”，代表一个新信息帧的开始。
从机地址ADR(ADDRESS)为各从机的识别标志，一个数据总线RS-485上不能挂相同地址的从机。从机地址范围为1～254，其中0为保留，255为广播地址。
命令标识符CID(COMMANDID)为各类型主机向从机发出命令的识别标志。
信息域INFO(INFORMATION)为数据信息，可分为命令信息和响应信息两大类。
校验和码CHK(CHKCODE)为ADR、CID及INFO三部分的累加和校验码。
结束标志符EOI(ENDOFINFORMATION)为0DH，对应于回车符，代表一个信息帧的结束。
2.3脉冲当量记费原理
水、电、煤气的记费一般按水、电、煤气表等的输出脉冲数进行计量。可通过下列公式计算出实际使用量和应缴费额： Q=NKR
式中，Q为应缴费额，N为脉冲数，K为每个脉冲代表的水流量、电度数或气流量，R为单位价格。
3硬件连接电路
3.1集中器电路
在集中器中，ST16C2552与RS-232和RS-485的电路连接如图2所示。图中的ADM202可将RS-232电平转化为TTL电平。 MAX1487是一个+5V供电的RS-485接口差分信号收发器，它可通过CPU的P1.2口对接收还是发送数据进行选择。同时可将TTL电平转化为 RS-485的差分接口信号或进行反向选择。
3.2采集器数据采集电路
图3所示是一个有4个基于分级通信模式的小区智能抄表系统通道的数据采集电路，它们被连接到AT90S8515的PA0～PA3口，剩下的20路数据采集电路连接到PA口的高4位口线及PB口和PC口上。采集器的脉冲输出信号经光电隔离后，可由AT90S8515进行脉冲计数。
4集中器的通信程序
在集中器中，AT89C52的两个外部中断 INT0、INT1可分别用来接收来自中央管理机和采集器的数据。通常将异步通信芯片ST16C2552的管脚IN-TA、INTB反向后分别和 INT0、INT1相连。当ST16C2552接收到数据时，它将向CPU申请中断以对数据进行处理。下面的程序片断采用C语言编写。其功能是初始化 ST16C2552，并为集中器接收数据做好准备。
下面以接收来自中央管理机数据帧为例说明通信中断服务程序的工作流程。具体流程如下：
①关外部中断0，防止中断嵌套。②开外部中断0，判断是否接收的是数据帧起始字符SOI，如果是，准备接收下一字符;如不是，将接收的字符抛掉。
③开外部中断0，判断接收的字符是否为本机地址。如果是，准备接收下一字符;如果不是，将接收的字符抛掉。
④接收数据和为命令控制字，根据控制字来设定将要接收的数据信息长度，开外部中断0。
⑤判断数据信息是否接收完毕，如果没有，继续接收数据信息，如果接收完毕，准备接收数据帧结束字符EOI，开外部中断0。
⑥判断接收数据是否为EOI。如果是，设数据帧标志为1，如果不是，则将接收的所有数据抛弃。开外部中断0。
5结束语
随着计算机技术和网络技术的发展以及人们对高质量生活的追求，小区智能化已成为住宅小区发展的趋势。而智能抄表系统作为智能小区最基本的子系统，它对小区智能化的影响是显而易见的。因此，对智能抄表系统作进一步开发，具有广阔的应用前景。