W90P710的智能音樂播放器系統(tǒng)設計

　　引 言

　　隨著多媒體的發(fā)展，音樂播放器作為消費類電子產(chǎn)品，其不斷增長的消費要求促使生產(chǎn)廠家采用更先進的技術來提高自己產(chǎn)品的競爭力。近幾年來語音識別技術迅速發(fā)展，專門用于語音識別的芯片層出不窮，如凌陽大學計劃推出的SPCE061A單片機，性價比高，應用廣泛。結(jié)合語音識別技術與當前盛行的嵌入式技術，設計一款不僅具有傳統(tǒng)的按鍵控制功能且能控制語音的音樂播放器，具有一定的市場前景。

　　1 系統(tǒng)整體方案設計

　　音頻解碼方式分為硬件解碼和軟件解碼，硬件解碼根據(jù)在系統(tǒng)硬件的安排又有單芯片和雙芯片形式之分。雙芯片形式在于分離解碼芯片與控制芯片，解碼效果出色，但價格昂貴；單芯片形式為簡化結(jié)構(gòu)犧牲了音質(zhì)，但性價比高。軟件解碼功能實現(xiàn)起來比較靈活，成本低，但對微控制器的運行速度和內(nèi)存要求較高。兩種解碼方式皆有利弊。本文提出了一個比較折中的方案，即采用ARM7微處理器的單芯片形式和軟件解碼方式，使性能優(yōu)化，同時符合市場需求。此外考慮到語音識別需實時響應，可采用語音識別專用芯片來完成，同時也保證了識別率?；谝陨戏治?，主機采用華邦公司生產(chǎn)的W90P710套件，從機采用凌陽公司的 SPCE061A作為語音識別芯片。基于W90P710的智能音樂播放器框架如圖1所示。播放器的運行流程是：用戶打開機器首先進入功能界面，功能界面分音樂模式、錄音模式、訓練模式和文件管理。若打開機器時用戶沒有語音庫，則只能用按鍵控制機器，同時LCD屏提示用戶進入訓練模式訓練語音命令而獲得自己的語音庫；若訓練成功則可以語音控制播放器進入各個模式。進入音樂模式，在播放音樂時，LCD屏顯示歌曲的基本信息，如歌名、演唱者、專輯名等，同時可以按鍵和語音控制音樂的播放，如上一首、下一首、暫停、播放、退出等。在其他3種模式下，只能靠按鍵控制。

　　2 硬件設計

　　按照模塊化設計原則，將整個智能音樂播放器分成主控模塊、語音識別模塊、音頻模塊、顯示模塊和鍵盤。

　　2．1 主、從機控制器

　　W90P710主機是系統(tǒng)控制和管理的核心，實現(xiàn)音樂播放，錄音，音樂文件和錄音文件的存儲、刪除、顯示，以及與單片機的串口通信等功能。該處理器以ARM7TDMI為內(nèi)核，具有以下特性：

①片內(nèi)集成LCD控制器，方便實現(xiàn)顯示功能；
②外部總線接口具有豐富的片選資源，可擴展NAND Flash等大容量存儲設備；
③具有4個串口，可方便實現(xiàn)與凌陽單片機的串口通信及程序調(diào)試。

　　同時，W90P710主頻能達到80 MHz，功耗低，有著十分優(yōu)秀的性價比，特別適用于系統(tǒng)控制領域。

　　系統(tǒng)的語音識別芯片為SPCE061A，是凌陽科技公司推出的針對語音識別領域的16位單片機，具有體積小、功耗低、性能好且易于開發(fā)等特點。該芯片使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2．4 kbps)，能容納210 s的語音數(shù)據(jù)；具備串行設備接口；7通道10位電壓A／D轉(zhuǎn)換器(ADC)和1個單通道的聲音專用A／D轉(zhuǎn)換器。聲音A／D轉(zhuǎn)換器輸入通道，內(nèi)置麥克風放大器和自動增益控制(AGC)電路。語音模式成功啟動或處于訓練模式下，單片機自行采集語音信號并進行識別，識別結(jié)果通過串行接口傳給主機。

　　2．2 音頻模塊

　　音頻模塊在整個系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，不但要實現(xiàn)錄音功能，而且還需播放MP3音樂、提示音和錄音文件。本系統(tǒng)的音頻接口由AC97音頻接口總線接口和ALC203音頻編解碼器組成。ALC203是Realtek公司推出的一款經(jīng)濟型音頻編解碼器，它通過AC97數(shù)字音頻接口實現(xiàn)音頻信號的數(shù)字化處理。圖2是關于音頻編解碼的具體實現(xiàn)電路，ALC203的2、3腳接1個24．576 MHz的晶振；5、6、7、10腳和華邦W90P710的AC97數(shù)字音頻接口AC97-DATO、AC97-BCLK、AC97-DATI、AC97- SYNC相連；MIC1和MIC2接麥克風兩端；HP-OUT-L和HP-OUT-R腳分別通過一個有極電容接到耳機插口處；GPIO1和GPIO0可以硬件調(diào)節(jié)音量，但本設計采用軟件進行音量調(diào)節(jié)。

　　2．3 其他模塊設計

　　LCD顯示屏選用的是AUO公司的A030DL01(320×240)工業(yè)級液晶屏。該液晶屏的彩色格式為RGB656格式，彩色色深可達到64K色，顯示文件名和歌曲基本信，同時因屏幕空間較大，可添加彩色背景畫面。漢字顯示是通過添加字庫軟件實現(xiàn)的。鍵盤有4×1個按鍵，方便用戶控制播放器，同時也保證在語音模式不能正確工作時可以按鍵控制機器。