基于CPLD和VS1011E解碼器的電梯語音系統(tǒng)設(shè)計

　　3.2微控制器STC89C58RD+C

　　STC89C58RD+C是新一代51增強型高性能單片機(jī)，具有加密性強、超強抗干擾、超低功耗、在系統(tǒng)可編程、可供應(yīng)內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路等特點。

　　STC89C58RD+C采用MCS51內(nèi)核，與AT89S52引腳兼容。需要注意的是，D型內(nèi)部集成復(fù)位電路，復(fù)位引腳直接接地。擁有32 KB的Flash和16 KB的EEPROM，內(nèi)含1 280字節(jié)SRAM存儲空間。因此，STC89C58RD+C能滿足系統(tǒng)控制要求。

　　D0～D7與CPLD通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和命令控制，8個端口需要上拉電阻，阻值為10 kΩ，上拉電阻需要3.3 V電源供電，與CPLD電源匹配。DREQ1(P3.2)與CPLD連接，用來讀取MP3解碼器的忙狀態(tài)。READY(P2.3)與CPLD連接，判斷Flash是否準(zhǔn)備好。WR、RD和ALE連接至CPLD，實現(xiàn)對Flash的讀寫選擇和時序控制。

　　3.3 CPLD電路

　　CPLD是微控制器、Flash和MP3之間的中介，負(fù)責(zé)邏輯控制和數(shù)據(jù)傳遞。CPLD電路采用Xilinx公司的XC9572-VQ64。XC9572-VQ64具有72個宏單元、1 600個可用門電路、52個I／O端口，具有低至2.5 V供電電源，可在線編程等特性。J1用于ISP下載。晶體振蕩器采用40 MHz。

　　3.4 MP3解碼器VS1011E及電路設(shè)計

　　VS1011E音頻解碼器為VS10xx系列的第三代產(chǎn)品，是單片MP3／WMA／MIDI解碼和ADPCM編碼器。它內(nèi)部集成有高性能、低功耗的DSP處理核(VSDSP)，5.5 KB片內(nèi)RAM可供用戶存儲代碼和數(shù)據(jù)，串行SPI總線接口，雙聲道高質(zhì)量的采樣頻率可調(diào)的16位DAC。VSl011E工作在12.288 MHz～14 MHz或者24.576 MHz～28 MHz時鐘范圍，能對MPEG12 Laver1、2、3以及MPEG2.5 Layer3格式、WAV格式和PCM格式文件進(jìn)行解碼。

　　VS1011E的工作流程如圖3所示。VS1011E的工作流程為：首先MP3或者WAV格式音頻文件通過SDI總線進(jìn)入芯片內(nèi)部，并解碼。解碼后，如果SCL_AIADDR!=0，將會執(zhí)行應(yīng)用區(qū)代碼，代碼地址由相應(yīng)的地址寄存器提供。然后，按照SCL_BASS寄存器(SB_AMPLITUDE位和ST_AMPLITUDE位)的設(shè)置，數(shù)據(jù)可能會被送到低音和高音優(yōu)化器進(jìn)行音效處理。此后，數(shù)據(jù)通過音量控制單元，同時備份到音頻FIFO中。音頻FIFO保持?jǐn)?shù)據(jù)，并作為采樣率轉(zhuǎn)換器和DAC的輸入。采樣率轉(zhuǎn)換器將所有不同采樣率轉(zhuǎn)換成CLKI／512，輸送給DAC。DAC按位依次產(chǎn)生立體聲模擬信號，這些信號緊接著送到耳機(jī)功率放大器中。

　　由于本系統(tǒng)為電梯系統(tǒng)，推動大功率揚聲器發(fā)聲，需要外置功放。功放采用的是CD4752CZ，該功放具有較大的電壓范圍和抗干擾能力，適合電壓波動大、外界干擾強的電梯工作環(huán)境。

　　3.5 Flash存儲器

　　采用Samsung公司的NAND Flash K9F5608作為存儲器。K9F5608擁有32 MB的空間，完全滿足電梯語音系統(tǒng)的要求。

　　NAND Flash以塊(block)和頁(page)為存儲單元。K9F5608包括2 048塊，每一塊又包括32頁，一頁大小為528字節(jié)，依次分為2個256字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，最后是16字節(jié)的備用空間。

　　K9F5608的讀、寫和擦除操作均由命令完成。讀／寫操作是以頁為單位進(jìn)行。擦除操作是以塊為單位，不能字節(jié)擦除，而且在每次改寫操作之前需要先擦除一整塊；每一塊的擦除次數(shù)有限，為10萬次左右，數(shù)據(jù)保存時間超過10年。典型的讀操作時間為50 ns／字，寫操作時間為200 μs／頁，擦除操作時間為2 ms／塊。