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文字转发音单片处理器WTS701的原理及应用

发布时间:2023-05-05 发布时间:
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集成电路该芯片将连续运算法与华邦专有的多层次储存技术相结合,从而实现了真正将“文字转发音”的完整功能。文中介绍了该芯片的原理及典型应用,给出了cygnal f120mpu与wts701的接口电路,并根据相应的芯片指令给出了其控制软件的代码程序。

1 概述

wts701是华邦电子推出的第一颗“文字转发音”(text-to-speech)单芯片处理器。wts701使用真人发音为样本,从而确保了所输出的发音是清晰的真人发音,而不会像计算机合成声音般不自然,因此,通过该芯片将文字转换成的发音更自然、真实、悦耳。

wts701单芯片处理器解决方案将连续运算法(concat enation algorithm) 与华邦专有的多层次储存技术(multi-level storage,mls) 相结合。wts701单芯片处理器内建喇叭驱动功能,不需要微处理器或个人计算机即可运作,因而可广泛应用于无线产品上。举凡电子邮件的阅读、实时简讯、网站、新闻、天气、运动、股价等信息,或是电子商务讯息传递及卫星导航系统的语音说明,皆可使用此款ic将文字转换成为语音,以听觉代替视觉来读取。此外,wts701单芯片处理器还可以运用在学习辅助教材、视障辅助教材、电子书、玩具及其它娱乐产品上。

2 引脚排列及功能

wts701采用56脚tsop封装。其引脚排列如图1所示,各引脚的功能说明如表1所列。

表1 wts701的引脚功能

引脚号 引脚名称 i/o

功 能

2,36,44 vssa g 模拟地
3 vclk i codec主频时钟
4 vfs i codec同步信号
5 vdx o codec数据输出
6 miso o spi输出方式,主入从出
7 xtal2 o 外接时钟输出
8 xtal1 i 外接时钟输入
9,10 vssd g 数据地
11,12 vccd p 数据电源
13 int o 中断输出
14 mosi i spi输出方式,主出从入
15 ss i spi输出方式,从方选择
16 sclk i spi串口时钟输入
25 cs i wts701片选
26 r/b o 数据传输空闲或忙引脚
27 reset i 复位
40 attcap i/o 自动静噪,与模拟地之间连接4.7μf电容
42 sp- o 差分负极扬声器输出
46 sp+ o 差分正极扬声器输出
48 vcca op 模拟电源
52 auxin i 模拟输入
54 auxout o 模拟输出
1,17-24,28-35,37-39,41,43,45,47,49-51,53,55-56 nc 悬空

3 应用特性

3.1 芯片工作参数

●采用2.7v~3.3v工作电压。

●其i/o引脚可耐3v~5v电压。

●功耗低,工作模式时的电流为35μa,等待模式时为1μa。

●工作温度范围:-40℃~+85℃。

●采用模拟音频输出,可外接8ω扬声器。

●发音语速可调。

●可对ascii码或unicode码进行文字转发音。

●支持英语男、女性发音和中文女性发音。

3.2 存储单元和spi传输格式

该芯片内含2组内存数组:其一为语音数据库所用,另一则为处理核心程序所用。有1组模拟/数字转换器负责通过音效pcm输出音效,另有1组扬声器驱动线路可做为模拟输出。wts701支持ascii码的文字输入(国语则需使用unicode编码文字),并可通过串行spi接口输入,然后将其转换为语音并通过模拟端口输出,当然,也可输出至数字codec。wts701芯片的系统工作流程框图如图2所示。

wts701的传输协议采用spi方式,传输格式如图3所示。

4典型应用

图4所示是wts701与cygnal f120微控制器的接口电路。系统的应用软件代码程序见下文。当微处理器cygnal f120与wts701以及相应的外围电路连接完毕后,便可运行该应用软件,扬声器将发出“大家好”的问候语。

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

#define byte unsigned char

#define uint unsigned int

#define sysclk 22118400 //系统时钟外部晶体

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;

// 延时计数器

sfrpage_save=sfrpage;

sfrpage=config_page;

oscxcn=0x67; // 启动外部22.1184mhz晶振

for(i=0;i<255;i++);  // 等待振荡器启动

while(!(oscxcn&0x80)); // 等待晶体振荡器稳定

clksel=0x01;

oscicn=0x00; // 选择外部振荡器为系统时钟源并使能丢失时钟检测器 sfrpage=sfrpage_save;

}

void port_init(void)

{ sfrpage_save=sfrpage;

sfrpage=config_page;

xbr0=0x04; // 使能uart0

xbr1=0x14; // 使能int0和int1

xbr2=0x44; // 使能数据交叉开关和弱上拉

p2mdout|=0xff; // 允许为推挽输出

sfrpage=sfrpage_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; // 禁止看门狗定时器

wdtcn=0xad;

sysclk_init(); // 初始化振荡器

port_init(); // 初始化数据交叉开关和通用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(' '); //结束符

spi_end();

while(1); 

}

5结束语

实际使用时,可利用华邦wts701语音芯片的预录人声方式来让文字转换后的语音更具有人情味。现今市场上的tts产品多半采用计算机合成的语音模式,wts701的问世则可把一般文字转化为真人发音的语音输出,从而创造一个更具人性化的语音环境。


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