文字转发音单片处理器WTS701的原理及应用

    摘要：WTS702是华邦公司推出的内建喇叭驱动功能的“文字转发音”单芯片集成电路。该芯片将连续运算法与华邦专有的多层次储存技术相结合，从而实现了真正将“文字转发音”的完整功能。文中介绍了该芯片的原理及典型应用，给出了Cygnal F120MPU与WTS701的接口电路，并根据相应的芯片指令给出了其控制软件的代码程序。

    关键词：文字转发音；WTS701；C51语言；

１ 概述

ＷＴＳ７０１是华邦电子推出的第一颗“文字转发音”(ｔｅｘｔ－ｔｏ－ｓｐｅｅｃｈ)单芯片处理器。ＷＴＳ７０１使用真人发音为样本，从而确保了所输出的发音是清晰的真人发音，而不会像计算机合成声音般不自然，因此，通过该芯片将文字转换成的发音更自然、真实、悦耳。

ＷＴＳ７０１单芯片处理器解决方案将连续运算法（ｃｏｎｃａｔ ｅｎａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ) 与华邦专有的多层次储存技术(Ｍｕｌｔｉ－Ｌｅｖｅｌ Ｓｔｏｒａｇｅ，ＭＬＳ) 相结合。ＷＴＳ７０１单芯片处理器内建喇叭驱动功能，不需要微处理器或个人计算机即可运作，因而可广泛应用于无线产品上。举凡电子邮件的阅读、实时简讯、网站、新闻、天气、运动、股价等信息，或是电子商务讯息传递及卫星导航系统的语音说明，皆可使用此款ＩＣ将文字转换成为语音，以听觉代替视觉来读取。此外，ＷＴＳ７０１单芯片处理器还可以运用在学习辅助教材、视障辅助教材、电子书、玩具及其它娱乐产品上。

２ 引脚排列及功能

ＷＴＳ７０１采用５６脚ＴＳＯＰ封装。其引脚排列如图１所示，各引脚的功能说明如表１所列。

表1 WTS701的引脚功能

３ 应用特性

３．１ 芯片工作参数

●采用２．７Ｖ～３．３Ｖ工作电压。

●其Ｉ／Ｏ引脚可耐３Ｖ～５Ｖ电压。

●功耗低，工作模式时的电流为３５μＡ，等待模式时为１μＡ。

●工作温度范围：－４０℃～＋８５℃。

●采用模拟音频输出，可外接８Ω扬声器。

●发音语速可调。

●可对ＡＳＣＩＩ码或Ｕｎｉｃｏｄｅ码进行文字转发音。

●支持英语男、女性发音和中文女性发音。

３．２ 存储单元和ＳＰＩ传输格式

该芯片内含２组内存数组：其一为语音数据库所用，另一则为处理核心程序所用。有１组模拟／数字转换器负责通过音效ＰＣＭ输出音效，另有１组扬声器驱动线路可做为模拟输出。ＷＴＳ７０１支持ＡＳＣＩＩ码的文字输入（国语则需使用Ｕｎｉｃｏｄｅ编码文字），并可通过串行ＳＰＩ接口输入，然后将其转换为语音并通过模拟端口输出，当然，也可输出至数字ＣＯＤＥＣ。ＷＴＳ７０１芯片的系统工作流程框图如图２所示。

ＷＴＳ７０１的传输协议采用ＳＰＩ方式，传输格式如图３所示。

４　典型应用

图４所示是ＷＴＳ７０１与Ｃｙｇｎａｌ Ｆ１２０微控制器的接口电路。系统的应用软件代码程序见下文。当微处理器Ｃｙｇｎａｌ Ｆ１２０与ＷＴＳ７０１以及相应的外围电路连接完毕后，便可运行该应用软件，扬声器将发出“大家好”的问候语。

＃ｉｎｃｌｕｄｅ＂ｃ:＼ｃｙｇｎａｌｄｅｆｉｌｅｓ＼ｃ５１＼ｉｎｃ＼ｃ８０５１ｆ１２０．ｈ＂

＃ｄｅｆｉｎｅ ｂｙｔｅ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ

＃ｄｅｆｉｎｅ ｕｉｎｔ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ

＃ｄｅｆｉｎｅ ＳＹＳＣＬＫ ２２１１８４００ ／／系统时钟外部晶体

ｄａｔａ ｂｙｔｅ ＳＦＲＰＡＧＥ＿ＳＡＶＥ;

ｉｄａｔａ ｂｙｔｅ ｓｔａｔｕｓ[２３];??

ｓｂｉｔ ｃｓ ＝Ｐ２＾０;

ｓｂｉｔ ｓｓ ＝Ｐ２＾１;

ｓｂｉｔ ｍｏｓｉ＝Ｐ２＾２;?

ｓｂｉｔ ｓｃｌｋ＝Ｐ２＾３;

ｓｂｉｔ ｍｉｓｏ＝Ｐ２＾４;

ｓｂｉｔ ｒｄｙ ＝Ｐ２＾５;

ｓｂｉｔ ｂｉｎｔ＝Ｐ２＾６;

ｓｂｉｔ ｒｅｓ ＝Ｐ２＾７;

ｖｏｉｄ ＳＹＳＣＬＫ_Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ)

{ ｄａｔａ ｉｎｔ ｉ;

／／ 延时计数器

ＳＦＲＰＡＧＥ_ＳＡＶＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ;

ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＣＯＮＦＩＧ_ＰＡＧＥ;

ＯＳＣＸＣＮ＝０ｘ６７; ／／ 启动外部２２．１１８４ＭＨｚ晶振

ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜２５５;ｉ＋＋); ? ／／ 等待振荡器启动

ｗｈｉｌｅ(!(ＯＳＣＸＣＮ＆０ｘ８０?)); ／／ 等待晶体振荡器稳定

ＣＬＫＳＥＬ＝０ｘ０１;

ＯＳＣＩＣＮ＝０ｘ００; ／／ 选择外部振荡器为系统时钟源并使能丢失时钟检测器

    ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ_ＳＡＶＥ;

}

ｖｏｉｄ ＰＯＲＴ_Ｉｎｉｔ(ｖｏｉｄ)

{ ＳＦＲＰＡＧＥ_ＳＡＶＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ;

ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＣＯＮＦＩＧ_ＰＡＧＥ;

ＸＢＲ０＝０ｘ０４; ／／ 使能ＵＡＲＴ０

ＸＢＲ１＝０ｘ１４; ／／ 使能ＩＮＴ０和ＩＮＴ１

ＸＢＲ２＝０ｘ４４; ／／ 使能数据交叉开关和弱上拉

Ｐ２ＭＤＯＵＴ｜＝０ｘｆｆ; ／／ 允许为推挽输出

ＳＦＲＰＡＧＥ＝ＳＦＲＰＡＧＥ_ＳＡＶＥ;

}

ｖｏｉｄ ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ()

{ ｍｏｓｉ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);

ｓｃｌｋ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝０;

}

ｂｙｔｅ ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(ｂｙｔｅ ｄ)

?{ ｉｄａｔａ ｂｙｔｅ ｉ;

ｉｄａｔａ ｂｙｔｅ ｒｅｓｕｌｔ＝０;

ｗｈｉｌｅ(!ｒｄｙ); ?

ｍｏｓｉ＝１; ｍｉｓｏ＝１;

ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜８;ｉ＋＋)

{ ｓｃｌｋ＝０;

ｄｅｌａｙ(５);?

ｍｏｓｉ＝(ｂｉｔ)(ｄ＆０ｘ８０);?

ｄ＝ｄ＜＜１;

ｄｅｌａｙ(５);?

ｓｃｌｋ＝１;

ｄｅｌａｙ?５??

ｒｅｓｕｌｔ＊＝２?

ｉｆ(ｍｉｓｏ) ｒｅｓｕｌｔ＋＋;

}

ｒｅｔｕｒｎ(ｒｅｓｕｌｔ);?

}

ｖｏｉｄ ｓｐｉ＿ｅｎｄ()

{ ｍｏｓｉ＝１;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｃｌｋ＝０;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝０;

ｄｅｌａｙ(１);?

ｓｓ＝１;

}

ｖｏｉｄ ｄｅｌａｙ(ｕｉｎｔ ｄｅｌｘ)

{ ｉｄａｔａ ｕｉｎｔ ｉ＝０;

ｗｈｉｌｅ(ｉ＜ｄｅｌｘ)

{ ｉ＋＋;} ?

}

ｍａｉｎ()

    { ＷＤＴＣＮ＝０ｘｄｅ; ／／ 禁止看门狗定时器

ＷＤＴＣＮ＝０ｘａｄ;

ＳＹＳＣＬＫ_Ｉｎｉｔ();? ／／ 初始化振荡器

ＰＯＲＴ_Ｉｎｉｔ(); ／／ 初始化数据交叉开关和通用ＩＯ口

ｃｓ＝０; ｒｅｓ＝１; ｄｅｌａｙ(１０); ｒｅｓ＝０; ｄｅｌａｙ(１０);?

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[０]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ１４);

ｓｔａｔｕｓ[１]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();??

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｒｅａｄｙ ｔｏ ａｃｃｅｐｔ ｃｏｍｍａｎｄｓ ｂｕｔ ｎｏｔ ｐｏｗｅｒｅｄ ｕｐ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[２]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ０２);

ｓｔａｔｕｓ[３]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｓｅｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｕｐ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[４]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ０６); ／／ｓｅｎｄ ｒｅａｄ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｔａｔｕｓ[５]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);

ｓｔａｔｕｓ[６]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｔａｔｕｓ[７]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();?

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｒｅｔｕｒｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｔｓ７０１,ｎｏｗ ｂｅ ｒｅａｄｙ ｆｏｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();?

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ５１);

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();

ｄｅｌａｙ(５００); ／／ｓｖｏｌ ｓｅｔ ｖｏｌ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ???

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ５２);?

ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ０７);?

ｓｐｉ_ｅｎｄ();

ｄｅｌａｙ(５００);／／ｓｖｏｌ ｓｅｔ ｖｏｌ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｃｏｍｍａｎｄ

ｓｐｉ_ｂｅｇｉｎ();

ｓｔａｔｕｓ[８]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ８１);?

ｓｔａｔｕｓ[９]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ００);?

ｓｔａｔｕｓ[１０]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(０ｘ１０);? ／／＾Ｐ

ｓｔａｔｕｓ[１１]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｄ＇); ／／“大”的拼音

ｓｔａｔｕｓ[１２]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ａ＇??

ｓｔａｔｕｓ[１３]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇４＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１４]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｊ＇);? ／／“家”的拼音

ｓｔａｔｕｓ[１５]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｉ＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１６]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ａ＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１７]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇１＇);?

ｓｔａｔｕｓ[１８]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ｈ＇);? ／／“好”的拼音

ｓｔａｔｕｓ[１９]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇Ａ＇);?

ｓｔａｔｕｓ[２０]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇０＇);?

ｓｔａｔｕｓ[２１]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇３＇);?

ｓｔａｔｕｓ[２２]＝ｓｐｉ_ｓｅｎｄ_ｂｙｔｅ(＇ ＇); ／／结束符

ｓｐｉ_ｅｎｄ();?

ｗｈｉｌｅ(１); ?

}

５　结束语

实际使用时，可利用华邦ＷＴＳ７０１语音芯片的预录人声方式来让文字转换后的语音更具有人情味。现今市场上的ＴＴＳ产品多半采用计算机合成的语音模式，ＷＴＳ７０１的问世则可把一般文字转化为真人发音的语音输出，从而创造一个更具人性化的语音环境。