说话时能播放背景音乐的语音合成芯片SC-691
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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。
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