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嵌入式控制器在语音记录监控系统中的应用

2022年09月18日

嵌入式控制器在语音记录监控系统中的应用

嵌入式控制器在语音记录监控系统中的应用：　嵌入式控制器在语音记录监控系统中的应用　　方案组成　　利用MAXQ系列嵌入式控制器的一个ADC和PWM定时器实现音频I/O。ADC的额　嵌入式控制器在语音记录监控系统中的应用　　方案组成

利用MAXQ系列嵌入式控制器的一个ADC和PWM定时器实现音频I/O。ADC的额定输入电压为+1V到-1V，其内置的前置放大器的可编程增益可达16X。通常，具有内置阻抗匹配的电容式拾音头可以直接连接到ADC的输入端。如果需要低噪声或高增益，可以采用前置放大器MAX4467，该放大器能为拾音头提供所需的偏置，且为电池供电的应用提供功耗极低的关断模式。在输出端，用一个单级放大器驱动扬声器，该放大器同时还具有一定的抗混叠和PWM平滑功能。

设计思想

通常，用微控制器加一片模数转换器(ADC)，就可用来记录语音。但MAXQ3嵌入式控制器，除简单的声音记录外，还能够做很多事情，即以控制器为核心，配合用户接口元件和廉价的NAND闪存，就可构建一个功能完善的语音记录监控系统，也可成为电力系统监控与交通安全中语音记录子系统。由于嵌入式控制器是用于高级语音记录系统的理想微控制器。在利用它设计语音记录监控系统时，设计者仅需要完成下列工作：

选择存储介质：NAND闪存是理想的选择，也可根据实际情况选择其他的存储器，例如，廉价的通用可移动存储器(SD、SmartMedia或MMC存储卡)。有些厂商还可提供存储卡接口的C语言源代码和开发工具；

选择声码器：可以选用上述两个ITU编码器之一，也可以选用其他的专用编码器，在存储器容量足够大时还可以直接存储语音信号的原始采样值。许多标准编码器的C语言源代码是可以买到的，因此只需要简单地开发接口程序；

电池管理：如用电池供电，就需要某种形式的电源管理。当今有多种高效的低功耗电池管理方案。结合这些方案和嵌入式控制器的低功耗停止和睡眠模式，将使语音记录器具有满意的电池寿命。

设计用户接口：选择一款LCD，确定如何显示信息、设置按钮功能、如何记录和组织语音数据；　过程分析

音频信号被转换成数字信号后，必须进行压缩和存储，以备重放。8MIPS(每秒8百万条指令)的处理能力使该嵌入式控制器拥有足够的马力来应付许多常用的标准语音编码任务。此领域的金科玉律是ITUG.711编码，其工作速率为64kbps，每秒发送和接收8000个8位采样。此编码有两种不同的传递函数，用来将12位采样值转换为8位编码字。

录音阶段，定时器每125s(8MHz时钟频率下每1000个处理器周期)产生一次中断请求。微处理器响应中断后，计算在上一个定时器周期内得到的采样值的平均值(二或三个采样，ADC每48s采样一次)，以便获得需要的8kHz采样率。之后，所采集的16位采样就可采用选定的编码方案进行编码。回放时采样数据被线性化后送到PWM控制器，驱动扬声器。

压缩后的音频数据就可用于存储，但嵌入式控制器除了程序闪存外没有其他的存储器，因此需用外部存储器来存储语音数据。对于此应用性价比最高的外部存储器是NAND闪存，其容量可达8G位。对于16kbps编码，这种器件可提供超过6天的语音存储。但NAND闪存并不完善。首先，大多数NAND闪存器件都带有一个瑕疵图，告诉应用软件在存储器阵列中的何处有坏点存在。其次，就像其他的可擦除存储器一样，在长期使用后，NAND闪存的有些单元会丧失存储能力。幸运的是，NAND闪存的这些缺陷对语音应用的影响不大，不像对固态磁盘等应用的影响那么大。在语音应用中，NAND闪存的这些缺陷可以被忽略，它们最多使语音中存在瞬间杂音。

对于容量如此巨大的语音存储，必须进行有效的存储管理，由系统的用户接口部分完成，用户接口部分的核心是LCD控制器，它能够驱动4个公共面上的28段显示。MAXQ系列嵌入式控制器的LCD控制器兼容于大量现有的3VLCD玻璃。可以以非常低的成本获得定制的LCD模块。用户可以通过连接到通用I/O端口的按钮来控制语音监控记录系统。MAXQ系列嵌入式控制器有4个8位通用I/O端口，与器件的其他功能复用。