基于單晶片CMOS語音合成的ASIC設(shè)計
引言
近年語音集成電路獲得迅速發(fā)展，其應(yīng)范圍越越廣，自動售貨機、ATM柜員機，部直通電話機以及玩具等方面應(yīng)量語音合成芯片。該芯片部采脈寬調(diào)制，數(shù)字信號確還原成模擬信號，從而使得電路輸出端不需接D/A轉(zhuǎn)換；同時使芯片能夠以純數(shù)字電路形式實現(xiàn)，因此以方便地語音合成電路做成專集成電路（ASIC），這樣以提電路抗干擾能力，增加該系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，同時降生產(chǎn)成本簡化板級電路復(fù)雜度。
1、語音合成芯片結(jié)構(gòu)
該語音合成芯片首先語音資料以LOGPCM編碼方式存入ROM，語音總長35秒，其分割成4個語音段，2個觸發(fā)鍵，以根據(jù)不同需求確定該芯片觸發(fā)方式，每個語音段指定不同播放速度，設(shè)定“語音組跳躍功能”現(xiàn)語音段（S1）播放完，接著播放指定語音段，并以進步設(shè)定這個指定語音組否需無限循環(huán)播放。同樣兩個觸發(fā)鍵選擇輸入或輸出端，音頻輸出PWM1PWM2 兩個輸出端，直接驅(qū)動喇叭；頻率振蕩器有兩種選擇：部調(diào)電阻式頻率振蕩器部頻率振蕩器。該芯片總體設(shè)計框圖如圖1所示。
2、語音合成芯片工作原理
本語音合成芯片有兩個控制信號端：IO1IO2，共有四段語音容，根據(jù)設(shè)計求IO2優(yōu)先級別于IO1，通過不同輸入播放不同語音段語音信號，而且兩個控制信號IO1IO2觸發(fā)方式都采邊緣觸發(fā)，語音無重觸發(fā)（段蓋段）功能，而且每觸發(fā)次輸出段語音容，循環(huán)有序輸出各段語音。芯片工作，IO2開始觸發(fā)則播放第段語音（S1），如果IO2電平時，此時IO1觸發(fā)無效；當(dāng)IO2電平時，IO1觸發(fā)則播放最段語音（S4），假如IO2繼續(xù)觸發(fā)，依次循環(huán)輸出各段語音。
3．語音合成芯片設(shè)計
3.1 時序產(chǎn)生電路
這部分電路給整個語音合成芯片提供時鐘信號，該語音合成芯片只包括個時鐘，就播放速度。芯片以LOGPCM編碼方式所存儲語音信息8位，采PWM進行調(diào)制，就需至少28倍PWM數(shù)據(jù)讀頻率進行調(diào)制，使得PWM信號輸出占空比能實現(xiàn)256級。語音信號以8KHz采樣頻率，因此以8K×256=2M時鐘頻率進行調(diào)制，從而實現(xiàn)芯片常播放。ASIC設(shè)計，達2MHz時鐘頻率，采環(huán)行振蕩器，該電路3個CMOS反向器，1個電容個片電阻，調(diào)節(jié)片電阻以產(chǎn)生不同頻率振蕩信號，因此以通過改變部電阻值實現(xiàn)不同播放速度。同時芯片部二分頻電路串聯(lián)實現(xiàn)28分頻。
3.2 輸入信號控制模塊電路
輸入信號控制模塊輸入信號IO1IO2ROM地址進行端控制，確定播放語音段，該芯片設(shè)計ROM有16根地址，8根數(shù)據(jù)線，語音分割成四段，每段語音占據(jù)4000H個地址單元，第段語音存儲地址范圍從0～3FFFH，第二段語音存儲地址范圍從4000H～7FFFH，第三段語音存儲地址范圍從8000H～BFFFH，第四段語音存儲地址范圍從C000H～FFFFH。該電路設(shè)計，避免些狀態(tài)誤動作，故輸入信號IO2、IO1進行兩級寄存，首先檢測IO2升沿，當(dāng)IO2升沿，signal輸出端口先輸出“00”信號（signal輸出端就級模塊：地址輸出模塊信號控制輸入端）；使得每檢測次IO2升沿，就讓個2位計數(shù)器加1，IO2經(jīng)過寄存器
