語(yǔ)音芯片方案，單曲更換語(yǔ)音功能的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用——WT588F34B

WT588F34B語(yǔ)音芯片單曲更換語(yǔ)音功能的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

開(kāi)發(fā)背景：

產(chǎn)品需要更換語(yǔ)音內(nèi)容一直能存在于生產(chǎn)端，而不能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品在使用終端更換語(yǔ)音，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的迭代升級(jí)。

實(shí)現(xiàn)原理：

既然是要能夠?qū)崿F(xiàn)單曲聲音的更換，那就需要規(guī)劃一個(gè)文件系統(tǒng)去記錄聲音的信息，單曲更換在實(shí)際的情況下存放著不是連續(xù)的音頻文件，這樣就需要一個(gè)音頻信息的存放區(qū)域。

WT588F34B是一款內(nèi)置了32Mbit Flash的大容量語(yǔ)音芯片，可以通過(guò)Flash燒寫(xiě)器去更換語(yǔ)音文件。在唯創(chuàng)知音芯片F(xiàn)lash的操作中，一個(gè)扇區(qū)是4K，意味著是我們整個(gè)單曲更換的最小單位是4K，但是當(dāng)客戶的音頻文件都是很小的時(shí)候，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到4K，這樣大大浪費(fèi)了我們Flash的空間，空間利用率大大降低，于是提出劃分為兩個(gè)部分，一個(gè)是支持單曲更換的音頻區(qū)域，一個(gè)是不支持單曲更換的音頻區(qū)域，由客戶來(lái)選擇單曲存放的音頻數(shù)量，這樣也就提升了一個(gè)空間利用率，可以存放更大、更多的音頻文件。為了保障這個(gè)扇區(qū)的可靠性，唯創(chuàng)知音還增加了一個(gè)Word，對(duì)這個(gè)扇區(qū)進(jìn)行一個(gè)校驗(yàn)。

那么要怎樣去播放這些離散的音頻文件呢？

其實(shí)做法也很簡(jiǎn)單，創(chuàng)建一個(gè)扇區(qū)，里面記錄的便是每一個(gè)扇區(qū)時(shí)那一個(gè)音頻文件的數(shù)據(jù)，在播放時(shí)，需要到這個(gè)扇區(qū)中尋找想要播放的地址，找到對(duì)應(yīng)地址再進(jìn)行一個(gè)尋址的計(jì)算，找到音頻存放的扇區(qū)，開(kāi)始進(jìn)行播放，當(dāng)這個(gè)扇區(qū)播放結(jié)束時(shí)，進(jìn)行下一個(gè)扇區(qū)的地址尋找，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)離散扇區(qū)的連續(xù)播放。

當(dāng)播放的問(wèn)題解決了之后，就是一個(gè)數(shù)據(jù)的更換了。

在上面提出了播放的原理后，數(shù)據(jù)更換的方式比較直白，只需要在記錄單曲音頻的扇區(qū)找到想要更換的地址的對(duì)應(yīng)的扇區(qū)，對(duì)該扇區(qū)的擦除和寫(xiě)入，如果現(xiàn)有的音頻數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超過(guò)原來(lái)的，那便在記錄單曲音頻的扇區(qū)尋找一個(gè)無(wú)音頻數(shù)據(jù)的扇區(qū)進(jìn)行寫(xiě)入、不足原來(lái)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度則需要對(duì)剩下的數(shù)據(jù)空間清空，這樣就是數(shù)據(jù)更換的原理。

但是在更換的過(guò)程中，遇到一個(gè)問(wèn)題，F(xiàn)lash的寫(xiě)入只能有一變?yōu)榱?，這就導(dǎo)致了無(wú)法隨意對(duì)記錄單曲音頻的扇區(qū)進(jìn)行修改，必須先將這個(gè)扇區(qū)進(jìn)行一個(gè)備份一份，4K的一個(gè)數(shù)據(jù)量，也不可能利用芯片的寄存器去存放這些數(shù)據(jù)，于是有了一個(gè)新的想法，在FLASH中創(chuàng)造一個(gè)扇區(qū)去作為原來(lái)數(shù)據(jù)的一個(gè)備份區(qū)，在數(shù)據(jù)更換的時(shí)候起到暫存的作用。

那么這個(gè)備份區(qū)的作用是不是僅僅如此呢？

答案是不止如此的！當(dāng)數(shù)據(jù)更換時(shí)，如果遇到突發(fā)的情況，更換失敗了，那樣音頻數(shù)據(jù)必然是不完整的，按照原來(lái)的播放方式是不能正常播放，于是有了一個(gè)大膽的想法，在備份區(qū)備份的是不完整的扇區(qū)，不對(duì)要更換的地址進(jìn)行保存，然后在更換過(guò)程備份區(qū)備份好之后，對(duì)原先扇區(qū)進(jìn)行一個(gè)“破壞”，這樣存在的數(shù)據(jù)校驗(yàn)就不能通過(guò)，在原先扇區(qū)校驗(yàn)通過(guò)不了的情況下，啟用備份區(qū)，進(jìn)行一個(gè)播放，這樣便保證了芯片能夠正常工作。

當(dāng)然客戶執(zhí)行更換的操作時(shí)，并沒(méi)有這么麻煩，當(dāng)然下面會(huì)講到這個(gè)。

芯片的功能和特點(diǎn)：

1. 16位DSP語(yǔ)音芯片、32Mhz內(nèi)部振蕩；

2. 工作電壓2.4~3.6V；

3. 16bit的PWM/DAC輸出、可直接驅(qū)動(dòng)8R 0.5W喇叭；

4. 支持6K~32Khz的WAV文件；

5. 客戶可以通過(guò)MCU或配套下載器在線更換芯片內(nèi)部語(yǔ)音內(nèi)容；

6. 支持模擬SPI通訊；

7. 支持最大4通道16K采樣率混音；

8. 支持最高16通道m(xù)idi播放（8K采樣率）；

9. 具有硬件SPI接口、UART接口、IIC、內(nèi)置比較器等接口。可以為客戶定制各類功能。

10. 芯片主控程序和內(nèi)置存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可擦除再燒寫(xiě)。

引腳功能圖：

SPI通信協(xié)議：

SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)?。MISO引腳和MOSI引腳上的數(shù)據(jù)的MSB位必須與SPSCK的第一個(gè)邊沿同步，在SPI傳輸過(guò)程中，在同步時(shí)鐘信號(hào)周期開(kāi)始時(shí)（上升沿）數(shù)據(jù)上線，然后在同步時(shí)鐘信號(hào)的下降沿時(shí)，SPI的接收方捕捉位信號(hào)，在時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)周期結(jié)束時(shí)（上升沿），下一位數(shù)據(jù)信號(hào)上線，再重復(fù)上述過(guò)程，先發(fā)高位，直到一個(gè)字節(jié)的8位信號(hào)傳輸結(jié)束。由此可以實(shí)現(xiàn)控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)等。詳細(xì)說(shuō)明可見(jiàn)下面介紹。

SPI控制模式由芯片CS、SCK和SI進(jìn)行控制操作，每發(fā)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)前，CS先拉低4ms至20ms，推薦使用5ms，然后再發(fā)送CLK，接收數(shù)據(jù)高位在先，在時(shí)鐘的下降接收數(shù)據(jù)。時(shí)鐘周期介于160us～2ms之間，推薦周期使用200us。發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)先發(fā)高位，再發(fā)低位。數(shù)據(jù)中的指令根據(jù)指令表來(lái)發(fā)送

1）播放命令碼：

2）更換指令碼

3）Flash控制碼

應(yīng)用電路：

更換協(xié)議說(shuō)明：

bin文件制作或T3Z文件制作

制作bin文件：登陸網(wǎng)頁(yè)上位機(jī)網(wǎng)址后，加載要播放的語(yǔ)音文件或使用文字轉(zhuǎn)換音頻功能加載語(yǔ)音后制作bin文件。WT588網(wǎng)頁(yè)制作客戶登錄網(wǎng)址：http://WT588f.waytronic.com:8083/user/register。bin文件制作步驟可參考《WT588F網(wǎng)頁(yè)上位機(jī)操作說(shuō)明2020-8-31》或視頻解說(shuō)，可聯(lián)系業(yè)務(wù)員提供。

訪問(wèn)API接口，可加載本地語(yǔ)音或采用文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音功能生成語(yǔ)音文件，將語(yǔ)音文件轉(zhuǎn)換為bin文件或T3Z文件（可用于單段語(yǔ)音修改），可用于單段語(yǔ)音或全部語(yǔ)音的遠(yuǎn)程更換。

接口網(wǎng)址：http://api.wt588f.waytronic.com:8083/doc.html?plus=1&cache=1，以下是API接口的使用流程：

應(yīng)用場(chǎng)景

唯創(chuàng)知音的WT588F34B，能夠支持大容量的語(yǔ)音存放，并且能過(guò)更換語(yǔ)音，適用于需要頻繁更改語(yǔ)音播報(bào)的產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)在線更新語(yǔ)音包，增加產(chǎn)品活力。

1、公交車到站提醒系統(tǒng)

使用WT588F34芯片去進(jìn)行到站語(yǔ)音的播報(bào)，不僅可以存放更多的一個(gè)公交站地點(diǎn)語(yǔ)音，而且在不同的場(chǎng)景下，比如節(jié)日祝福、防疫宣傳等等，可以通過(guò)MCU去進(jìn)行語(yǔ)音更換，進(jìn)行一個(gè)適應(yīng)的語(yǔ)音播報(bào)。不需要繁瑣的將整個(gè)設(shè)備拆除更新語(yǔ)音。

2、打卡設(shè)備

現(xiàn)在市面上存在的高端打卡設(shè)備往往具有播報(bào)打卡人的名字，而中低端設(shè)備更多的是使用文字顯示，而我們的WT588F34B正好可以在中低端設(shè)備上增加語(yǔ)音播報(bào)，增加產(chǎn)品亮點(diǎn)，競(jìng)爭(zhēng)力。錄入、修改打卡人，MCU同步對(duì)我們WT588F34B芯片的語(yǔ)音更換，達(dá)到正常的打卡人播放。