W90P710的智能音樂播放器系統設計

　　引 言

　　隨著多媒體的發展，音樂播放器作為消費類電子產品，其不斷增長的消費要求促使生產廠家采用更先進的技術來提高自己產品的競爭力。近幾年來語音識別技術迅速發展，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，硬件解碼根據在系統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構犧牲了音質，但性價比高。軟件解碼功能實現起來比較靈活，成本低，但對微控制器的運行速度和內存要求較高。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。基于以上分析，主機采用華邦公司生產的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主機是系統控制和管理的核心，實現音樂播放，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為內核，具有以下特性：

①片內集成LCD控制器，方便實現顯示功能；
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，可方便實現與凌陽單片機的串口通信及程序調試。

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

　　系統的語音識別芯片為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的語音數據；具備串行設備接口；7通道10位電壓A／D轉換器(ADC)和1個單通道的聲音專用A／D轉換器。聲音A／D轉換器輸入通道，內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中起著舉足輕重的作用，不但要實現錄音功能，而且還需播放MP3音樂、提示音和錄音文件。本系統的音頻接口由AC97音頻接口總線接口和ALC203音頻編解碼器組成。ALC203是Realtek公司推出的一款經濟型音頻編解碼器，它通過AC97數字音頻接口實現音頻信號的數字化處理。圖2是關于音頻編解碼的具體實現電路，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可以硬件調節音量，但本設計采用軟件進行音量調節。

　　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。