说话时能播放背景音乐的语音合成芯片SC-691

摘要：SC-691是美国SENSORY公司生产的一种高质量低数据率的语音和背景音乐合成芯片。它能够支持多种语音合成算法，其数据率最低可达1.0bps。SC-691工作于从模式，因而无需特定的开发环境。其最大特点是在播放语音的同时可以播放背景音乐。凡是需要播放语音和音乐的产品中都可以使用它。 关键词：SC-791；语音合成；从合成器 １　概述 ＳＣ－６９１是美国ＳＥＮＳＯＲＹ公司ＳＣ－６ｘｘ语音合成芯片家族的一员。它工作于从模式，可接收来自主机的命令和语音压缩数据，然后将其转换成语音输出。由于使用它不需掌握ＳＣ－６ｘｘ的编程知识，所以是ＳＣ－６ｘｘ家族里最易使用的产品。 ＳＣ－６９１是一个标准的从合成器，可以和主处理器一起工作，可应用于各种跟语音相关的产品中，如安全系统、学习辅助工具、游戏和玩具等。它的高质量、低位率加密、易于与主机匹配的界面、数字增益可控制、低功耗睡眠模式以及低压工作等特性使其成为需要长时间播放语音、开发周期短、以及要通过从机来控制周边装置等应用的理想器件。 ＳＣ－６９１支持多种语音合成算法。不同算法所用到的数据存储容量不同。当采用ＭＸ的合成算法时，最低的数据率可达１．０ｂｐｓ，亦即一秒的语音数据只占一个位的空间。用户可以自己权衡语音质量与数据空间的关系，以满足自己的性能价格要求。 ＳＣ－６９１的最大特点是其播放单通道ＦＭ音乐可与ＣＸ／ＭＸ语音数据同步进行，这使得ＳＣ－６９１能在以ＭＸ／ＣＸ格式说话的同时播放背景音乐。 ２　主要特性 ＳＣ－６９１语音合成芯片具有如下特性： ●通过寄存器扩展可提供无限长时间的语音播放； ●运行速度高达１２．３２ＭＩＰＳ； ●支持多种算法，其数据率范围：在ＭＸ及８ｋＨｚ采样频率时可达１．０ｋｂｐｓ～－３．５ｋｂｐｓ；而在ＣＸ及８ｋＨｚ采样频率时，则分别为３．０ｋｂｐｓ、３．７ｋｂｐｓ、４．５ｋｂｐｓ、６．２ｋｂｐｓ、７．７ｋｂｐｓ和１１．２ｂｐｓ。 另外该器件还具有ＡＤＰＣＭ、单通道ＦＭ合成、单通道ＦＭ与ＣＸ／ＭＸ的混合模式等。 ●采用中断驱动来传送语音与命令； ●具有６级数字增益控制； ●带有４个用户可配置的Ｉ／Ｏ口； ●具有可选的４位或８位数据总线； ●有三种降低功耗的待机模式，可延长电池寿命（深度睡眠模式下电流小于１０μＡ）； ●时钟可选，用户可根据情况选择低成本的１％电阻或高精度３２．３６８ｋＨｚ晶振做系统时钟； ●低电压工作（３Ｖ～５．２Ｖ），适用于手持产品； ●４位模式时可在任何时候停止说话，并可在支持说话的同时传送命令，以执行一定的任务，可直接驱动３２Ω的扬声器； ●在播放ＣＸ／ＭＸ语音数据时可播放单通道的ＦＭ音乐； ●具有裸片与６４脚ＬＱＦＰ封装可供选择。 ３ 引脚功能和内部结构 ＳＣ－６９１具有３６脚裸片和６４脚ＬＱＦＰ两种封装形式。图１是其ＬＱＦＰ封装的引脚排列图，各引脚的功能说明如表１所列。图２是其内部结构框图。 表1 SC-691的引脚说明 引 脚 引脚名 I/O类型 功 能 39～36 DATA0～DATA3 输入/输出 数据位0～3 35 DATA4或DATA/COMMAND 输入/输出 4位模式时为DATA/COMMAND脚，用来指示主机传送的命令还是数据。8位模式是数据位4 3432 DATA5～DATA7 输入/输出 数据位5～7（8位模式时） 6 INRDY 输出 从机向主机发出的输出信号。低电平表明SC-691准备接收数据或命令。高电平指示SC-691处于忙状态，主机不能写任何数据或命令给它 5 OUTRDY 输出 从机向主机发送的输出信号。低电平指示SC-691准备向主机发送命令或数据 43～40 PD4～PD7 输入/输出 通用I/O总线 3 R/W 输入 来自主机的输入信号。主机读操作时将其置高，写操作时将其置低 4 STROBE 输入 来自主机的输入信号。在读写序列里与R/W信号联合使用。在读/写操作的序列里，该信号被拉成高-低-高 15 OSCOUT 输出 阻抗振荡器/晶体振荡器的输出端 14 OSCIN 输入 阻抗振荡器/晶体振荡器的输入端 13 PLL 输出 锁相环滤波器的输出 11 SCANIT 输入 扫描口数据输入 8 SCANOUT 输出 扫描口数据输出 10 SCANCLK 输入 扫描口时钟 9 SYNC 输入 扫描口同步 7 TEST 输入 测试模式 47 DACP 输出 数模加输出 45 DACM 输出 数模减输出 12 RESET 输入 复位脚，低电平有效 1，2，31，44，46 VDD 　 处理器电源，额定电压为5V 16，48，49，64 VSS 　 接地 ４　应用 ＳＣ－６９１型语音和音乐合成芯片的电源电压（ＶＤＤ）范围为３～５．２Ｖ，它的ＣＰＵ时钟 ｆＣＰＵ范围为６４～１２３２０ｋＨｚ，其ＤＡＣＰ和ＤＡＣＭ间的负荷电阻ＲＤＡＣ最小应大于３２Ω。 根据通信数据总线的宽度不同，ＳＣ－６９１具有两种通讯模式：４位模式和８位模式。两种模式所需的总线资源如表２所示。 表2 通讯资源分配表 具体总线 SC-691（4位模式） SC-691（8位模式） 数据线总线 4 8 控制线总线 3（STROBE，R/W，data/command） 2（STROBE，R/W） 状态线总线 2（INRDY，OUTRDY） 2（INRDY，OUTRDY） 通用I/O口总线 4 4 命令支持（说话时） 是 束 图３是一个语音电子书的系统结构图。其中可插式存储卡内存储的是ＳＣ－６９１可用的语音数据。通过更换可插式存储卡的内容可以更换电子书的内容。一般情况下，可使用ＭＭＣ卡。 主控机通过串行接口可以与ＰＣ机进行通讯，以便更换电子书的内容。主控机读取卡内数据并将该数据传送到ＳＣ－６９１可将其播放出来。 利用ＳＣ－６９１可将接收到的语音数据（即电子书内容）信号进行合成并播放。利用显示模块通过文本形式可将电子书的内容显示出来。 输入模块用于对电子书进行控制，如开关机、读书等。在该系统中，主控机与ＳＣ－６９１间以４位模式进行通讯。