isd4004系列语音芯片批量录音实现

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1、ISD4004系列语音芯片批量录音实现谭文娣梁德坚刘玉琼摘要：ISD4004语音录放芯片在很多领域中有广泛的应用，但将语音信号录制到芯片的过程中存在种种不便，本文简要地介绍了该系列芯片的特点和工作原理，然后提出通过PC机的音频输出接口和RS232串行接口，结合单片机实现ISD4000系列语音芯片批量录制各种经过处理后的音频信号，并可实现对任意段音频输出的方法。关键词：单片机；ISD4004；串行接口；音频信号1引言语音提示功能已经广泛的应用在系统操作语音提示、电话自动应答系统、便携式语音记录装置、

2、智能玩具等诸多方面，其中美国ISD公司的ISD4000系列产品就是其中的一种。作为语音输出应用方面，需预先将需要的语音录入到语音芯片中，并在应用过程中提供方便寻址方式，播放出需要的语音信号。以往向语音芯片录音的方式大多采用手动控制、单曲录制，人员工作量大，还可能由于人员操作等因素，会造成录音引入不必要的杂音或是造成录音不完整等情况。鉴于此情况，笔者设计了ISD4004系列芯片批量录音系统。本系统通过PC机端程序，支持*.MP3、*.WAV、*.MPG、*.AVI等影音格式文件的播放，通过RS232

3、接口，结合单片机控制，很好地实现ISD4000系列语音芯片批量录制各种经过处理后的音频信号，并可实现对芯片内存储任意段音频的输出，满足系统应用的需求。2ISD4000语音芯片简介内部时钟时钟分频采样时钟五极点低通滤波五极点平滑滤波AGC电路模拟收发3640KCell非易失多级存储阵列译码器Amp电源电路控制电路XCLKAIN-AIN+ACAPVCCAVSSAVSSDVCCDSCLKSSMOSIMISOINTRACAmpAOUT图1ISD4004系列芯片内部框图自动静音AMCAPISD4004系列语

4、音集成电路工作电压3V，单片录放时间4至16分钟，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过SPI串行通信接口送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为4.0，5.3，6

5、.4，8.0kHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存100年（典型值），反复录音10万次。图1为ISD4004系列芯片内部框。ISD4004系列语音芯片的所有操作必须基于微控制器控制，操作命令可通过SPI（SerialPeripheralInterface，串行外设接口）数据总线送入。SPI协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作，因此对ISD4004而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据，在下

6、降沿将数据送至MISO引脚。SPI的接口指令如表1。ISD4004系列芯片的SPI数据格式分为2种:8bit和24bit，8bit的数据格式仅为8位控制码，如POWERUP、PLAY等指令，24bit的数据格式为8位控制码＋16位地址码，如SETPLAY指令，ISD4004系列芯片的SPI数据传送均为低位先发送高位后发送。图2、图3为ISD4004SPI数据格式。表1ISD4004系列语音芯片SPI接口指令表指令8位控制码，16位地址码操作摘要ROWERUP00100xxx上电：等待TPUD后器件

7、可以工作SETPLAY11100xxx从指定地址开始放音，须后跟PLAY指令，使放音继续PLAY11100xxx从当前地址开始放录音（直至EOM或OVF）SETREC10100xxx从指定地址开始录音，须后跟REC指令，使录音继续REC10110xxx从当前地址开始录音（直至OVF或停止）SETMC11101xxx从指定地址开始快进，须后跟MC指令，使快进继续MC11111xxx执行快进，直到EOM，若再无信息，则进入OVF状态。STOP0x110x

8、xx停止当前操作STOPPWRDN0x01xxxx停止当前操作并掉电RINT0x110xxx读状态：OVF和EOM图3ISD4004SPI24bit数据格式图2ISD4004SPI8bit数据格式1.批量录制系统的设计3批量录制系统的设置图4系统硬件连接示意图ISD4004系列语音芯片批量录制系统由两部分构成，一部分是自行设计PC机端的上位控制和播放程序，将语音信号和控制信号，通过PC机的音频输出接口和RS232串行接口，与系统的另外一部分语音录放电路相连接，PC机端软件控制语音的