使用SPCE061A的SIO實(shí)現(xiàn)數(shù)碼錄音及播放

作者EMAIL： xiangyan@sunnorth.com.cn

SPCE061A是臺(tái)灣凌陽公司生產(chǎn)的一種新型的十六位單片機(jī)，該款單片機(jī)資源豐富，具有極高的性價(jià)比。SPCE061A具有可編程的音頻處理功能，同時(shí)又具有串口輸入輸出端口SIO（它提供了一個(gè)1位的串行接口，用于與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊），本文就是介紹利用SPCE061A的這兩個(gè)資源和串行接口的FLASH(SPR1024)來開發(fā)數(shù)碼錄音及播放系統(tǒng)。

本系統(tǒng)只使用5個(gè)IO口，還有好多資源沒有用到。因此，開發(fā)者可以在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，比如，使用SPCE061A的通用異步串行接口UART來實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通訊，或者使用其他的IO口來外掛USB器件實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的USB通訊，制作復(fù)雜的錄、放音系統(tǒng)。

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3.7所示,它主要由按鍵輸入、音頻錄入、音頻輸出和SPR1024存儲(chǔ)擴(kuò)展這四部分組成。

按鍵輸入部分：它由3個(gè)按鍵組成。

音頻錄入部分：主要由MIC、自動(dòng)增益電路、AD轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。

音頻輸出部分：主要由LM386放大器，喇叭播放器組成。

SPR1024 FLASH部分：主要用來存儲(chǔ)編碼后的語音數(shù)據(jù)。

3.2硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要采用SPCE061A單片機(jī)和SPR1024 FLASH芯片。其中SPR1024也是臺(tái)灣凌陽科技公司生產(chǎn)的，它是串行接口的FLASH，是40腳DIP封裝的IC。它的工作電壓范圍為2.7V~3.6V，存儲(chǔ)容量為128K * 8位，F(xiàn)LASH內(nèi)部結(jié)構(gòu)以1k字節(jié)為一頁，共128頁。該芯片與SPCE061A的IOB0和IOB1相連的管腳是21pin的SCLK,4pin的ADPAD。

SPCE061A是性價(jià)比極高、資源豐富的一款十六位單片機(jī)，使用它可以非常方便的實(shí)現(xiàn)語音的錄放系統(tǒng)。SPCE061A的A/D轉(zhuǎn)換器有8個(gè)通道，其中有1個(gè)通道是MIC-IN輸入，它專門用于對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣。語音信號(hào)經(jīng)Mic轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由隔直電容隔掉直流成分，然后輸入至SPCE061A內(nèi)部前置放大器。SPCE061A內(nèi)部自動(dòng)增益控制電路AGC能隨時(shí)跟蹤、監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號(hào)電平，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，AGC電路自動(dòng)減小放大器的增益；當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí)，AGC電路自動(dòng)增大放大器的增益，以便使進(jìn)入A/D的信號(hào)保持在最佳電平，又可使削波減至最小。 2路10位精度的DA，只需要外接功放（LM386）電路即可完成語音的播放。

系統(tǒng)的硬件連接圖如圖3.8所示。圖中三個(gè)按鍵控制著系統(tǒng)的錄音、停止、放音三個(gè)過程。按下Record鍵，采集語音數(shù)據(jù)，編碼后存儲(chǔ)語音數(shù)據(jù)到SPR1024；按下Stop鍵，停止錄音；按下Play鍵，播放所錄語音。

圖3.8硬件連接圖

3.3軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖3.9所示：

錄放音的編解碼是靠調(diào)用庫函數(shù)完成，不需要我們?cè)O(shè)計(jì)硬件電路。凌陽公司提供了豐富的庫函數(shù)，我們只要了解庫函數(shù)的使用，就能輕松完成語音錄放。本系統(tǒng)采用的是凌陽公司提供的音頻格式SACM_A2000，它的壓縮編碼率是16Kbit/s，因此可以計(jì)算出1Mbit的存儲(chǔ)器可以存放播放1M/16K = 64秒的語音數(shù)據(jù)。凌陽的音頻格式有許多種，由于篇幅關(guān)系，不在這里詳細(xì)講述，請(qǐng)參考相關(guān)資料。

本系統(tǒng)底層驅(qū)動(dòng)程序包括IO口初始化、SPR1024的讀寫、擦除使用的是匯編語言編寫的。上層程序包括語音的錄放采用C語言編寫。程序以函數(shù)的形式封裝對(duì)SPR1024芯片的操作，上層程序可以輕松調(diào)用這些函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)SPR1024讀寫、擦除操作。這些主要源于凌陽十六位單片機(jī)具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C語言，可以實(shí)現(xiàn)C語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用。

3.4總結(jié)

凌陽公司的十六位單片機(jī)SPCE061A 是一種款式新穎，性價(jià)比極高的單片機(jī)。它具有較高運(yùn)算速度的16位16位的乘法運(yùn)算指令；具有DSP功能的內(nèi)積運(yùn)算指令；具有音頻處理功能；具有8位機(jī)價(jià)格、16位單片機(jī)性能

本系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)SPCE061A的一個(gè)基本應(yīng)用，設(shè)計(jì)者只要對(duì)該系統(tǒng)的電路、程序稍加改動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)語音復(fù)讀機(jī)、跟讀機(jī)、留言機(jī)、以及電話錄音儀等功能。