文字转发音单片处理器WTS701的原理及应用
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。
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
引脚号 引脚名称 I/O 功 能
2，36，44 VSSA G 模拟地
3 VCLK I CODEC主频时钟
4 VFS I CODEC同步信号
5 VDX O CODEC数据输出
6 MISO O SPI输出方式，主入从出
7 XTAL2 O 外接时钟输出
8 XTAL1 I 外接时钟输入
9，10 VSSD G 数据地
11，12 VCCD P 数据电源
13 INT O 中断输出
14 MOSI I SPI输出方式，主出从入
15 SS I SPI输出方式，从方选择
16 SCLK I SPI串口时钟输入
25 CS I WTS701片选
26 R/B O 数据传输空闲或忙引脚
27 RESET I 复位
40 ATTCAP I/O 自动静噪，与模拟地之间连接4.7μF电容
42 SP- O 差分负极扬声器输出
46 SP+ O 差分正极扬声器输出
48 VCCA OP 模拟电源
52 AUXIN I 模拟输入
54 AUXOUT O 模拟输出
1，17-24，28-35，37-39，
41，43，45，47，49-51，
53，55-56 NC 悬空
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;
ｄｅｌａｙ５
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。
本文来源：国外电子元器件 作者：高 健
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