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基于W90P710的智能音乐播放器系统设计

东南大学 许小丽 章国宝?? 2009年11月27日 ?? 收藏0

  引 言

  随着多媒体的发展,音乐播放器作为消费类电子产品,其不断增长的消费要求促使生产厂家采用更先进的技术来提高自己产品的竞争力。近几年来语音识别技术迅速发展,专门用于语音识别的芯片层出不穷,如凌阳大学计划推出的SPCE061A单片机,性价比高,应用广泛。结合语音识别技术与当前盛行的嵌入式技术,设计一款不仅具有传统的按键控制功能且能控制语音的音乐播放器,具有一定的市场前景。

  1 系统整体方案设计

  音频解码方式分为硬件解码和软件解码,硬件解码根据在系统硬件的安排又有单芯片和双芯片形式之分。双芯片形式在于分离解码芯片与控制芯片,解码效果出色,但价格昂贵;单芯片形式为简化结构牺牲了音质,但性价比高。软件解码功能实现起来比较灵活,成本低,但对微控制器的运行速度和内存要求较高。两种解码方式皆有利弊。本文提出了一个比较折中的方案,即采用ARM7微处理器的单芯片形式和软件解码方式,使性能优化,同时符合市场需求。此外考虑到语音识别需实时响应,可采用语音识别专用芯片来完成,同时也保证了识别率。基于以上分析,主机采用华邦公司生产的W90P710套件,从机采用凌阳公司的 SPCE061A作为语音识别芯片。基于W90P710的智能音乐播放器框架如图1所示。播放器的运行流程是:用户打开机器首先进入功能界面,功能界面分音乐模式、录音模式、训练模式和文件管理。若打开机器时用户没有语音库,则只能用按键控制机器,同时LCD屏提示用户进入训练模式训练语音命令而获得自己的语音库;若训练成功则可以语音控制播放器进入各个模式。进入音乐模式,在播放音乐时,LCD屏显示歌曲的基本信息,如歌名、演唱者、专辑名等,同时可以按键和语音控制音乐的播放,如上一首、下一首、暂停、播放、退出等。在其他3种模式下,只能靠按键控制。

W90P710的智能音乐播放器框架

  2 硬件设计

  按照模块化设计原则,将整个智能音乐播放器分成主控模块、语音识别模块、音频模块、显示模块和键盘。

  2.1 主、从机控制器

  W90P710主机是系统控制和管理的核心,实现音乐播放,录音,音乐文件和录音文件的存储、删除、显示,以及与单片机的串口通信等功能。该处理器以ARM7TDMI为内核,具有以下特性:

①片内集成LCD控制器,方便实现显示功能;
②外部总线接口具有丰富的片选资源,可扩展NAND Flash等大容量存储设备;
③具有4个串口,可方便实现与凌阳单片机的串口通信及程序调试。

  同时,W90P710主频能达到80 MHz,功耗低,有着十分优秀的性价比,特别适用于系统控制领域。

  系统的语音识别芯片为SPCE061A,是凌阳科技公司推出的针对语音识别领域的16位单片机,具有体积小、功耗低、性能好且易于开发等特点。该芯片使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4 kbps),能容纳210 s的语音数据;具备串行设备接口;7通道10位电压A/D转换器(ADC)和1个单通道的声音专用A/D转换器。声音A/D转换器输入通道,内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)电路。语音模式成功启动或处于训练模式下,单片机自行采集语音信号并进行识别,识别结果通过串行接口传给主机。

  2.2 音频模块

  音频模块在整个系统中起着举足轻重的作用,不但要实现录音功能,而且还需播放MP3音乐、提示音和录音文件。本系统的音频接口由AC97音频接口总线接口和ALC203音频编解码器组成。ALC203是Realtek公司推出的一款经济型音频编解码器,它通过AC97数字音频接口实现音频信号的数字化处理。图2是关于音频编解码的具体实现电路,ALC203的2、3脚接1个24.576 MHz的晶振;5、6、7、10脚和华邦W90P710的AC97数字音频接口AC97-DATO、AC97-BCLK、AC97-DATI、AC97- SYNC相连;MIC1和MIC2接麦克风两端;HP-OUT-L和HP-OUT-R脚分别通过一个有极电容接到耳机插口处;GPIO1和GPIO0可以硬件调节音量,但本设计采用软件进行音量调节。

关于音频编解码的具体实现电路

  2.3 其他模块设计

  LCD显示屏选用的是AUO公司的A030DL01(320×240)工业级液晶屏。该液晶屏的彩色格式为RGB656格式,彩色色深可达到64K色,显示文件名和歌曲基本信,同时因屏幕空间较大,可添加彩色背景画面。汉字显示是通过添加字库软件实现的。键盘有4×1个按键,方便用户控制播放器,同时也保证在语音模式不能正确工作时可以按键控制机器。

数据解码


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W90P710? 音乐播放器? SPCE061?

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