Семейство высокопроизводительных цифровых сигнальных процессоров TDA755Х предназначено для решения задач в области распознавания и синтеза речи, подавления эха и шумов.
Отметим особенности сигнальных процессоров семейства TDA755X:
- 24-битное вычислительное ядро;
- большой объем интегрированной памяти (до 16 Кслов ПЗУ/ОЗУ и до 16 Кслов ОЗУ);
- встроенные 2-канальные ЦАП и АЦП с разрядностью 16 Бит;
- управляемая частота дискретизации от 4 до 48 кГц;
- встроенный контроллер дополнительной памяти с поддержкой флэш - памяти, статического и динамического ОЗУ;
- последовательный интерфейс, работающий в режимах I2C или SPI.
Назначение выводов микросхем приведено в таблице 1.
Таблица 1.
|
№ вывода |
Обозначение |
Категория сигнала |
Краткое описание |
|
1-2 |
EMI_AD5 |
вход/выход |
Мультиплексная шина адреса/данных интерфейса внешней памяти. |
|
3 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части микросхемы |
|
4 |
GND |
вход |
Общий провод питания |
|
5 |
EMI_AD7 |
вход/выход |
Сигнал мультиплексной шины адреса/данных интерфейса внешней памяти. |
|
6-13 |
EMI_A8/А15 |
выход |
Шина адреса интерфейса внешней памяти |
|
14 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части микросхемы |
|
15 |
GND |
вход |
Общий провод питания |
|
16-21 |
EMI_A16/А21 |
выход |
Шина адреса интерфейса внешней памяти |
|
22 |
DWRN |
выход |
Сигнал "запись" интерфейса внешней памяти |
|
23 |
TEST1 |
вход |
Тестовый вход № 1 (активный уровень — высокий) |
|
24 |
TEST2 |
вход |
Тестовый вход № 2 (активный уровень — низкий) |
|
25 |
MISO |
вход/выход |
Выход данных в режиме SPI Master, вход данных в режиме SPI Slave |
|
26 |
MOSI |
вход/выход |
Вход данных в режиме SPI Master, выход данных в режиме SPI Slave |
|
27 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части микросхемы |
|
28 |
GND |
вход |
Общий |
|
29 |
TEST3 |
вход |
Тестовый вход № 3 (активный уровень — высокий) |
|
30 |
SDI |
вход |
Данные последовательного аудиоинтерфейса |
|
31 |
SCK |
вход/выход |
Тактовый сигнал последовательного аудиоинтерфейса |
|
32 |
LRCK |
вход/выход |
Управляющий тактовый сигнал (правый/левый канал) последовательного аудиоинтерфейса |
|
33 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
|
34 |
GND |
вход |
Общий |
|
35 |
SDO |
выход |
Выход данных последовательного аудиоинтерфейса |
|
36 |
GPIO1 |
вход/выход |
Программируемый порт ввода/вывода |
|
37 |
GPIO0 |
вход/выход |
— „— |
|
38 |
GPIO5 |
вход/выход |
— „— |
|
39 |
DBCK |
вход/выход |
Тактовый сигнал отладочного порта/сигнал состояния № 1. Может быть использован как сигнал GPIO9 |
|
40 |
DBIN |
вход/выход |
Вход данных отладочного порта/сигнал состояния № 0. Может быть использован как сигнал GPIO11 |
|
41 |
DBOUT |
вход/выход |
Выход последовательных данных отладочного порта. Может быть использован как сигнал GPIO10 |
|
42 |
DBRQN |
вход |
Сигнал запроса режима отладки |
|
43 |
NRESET |
вход |
Общий сброс микросхемы (активный уровень — низкий) |
|
44 |
INTN |
вход |
Сигнал внешнего прерывания. Активный уровень — низкий |
|
45 |
SCL/SCK |
вход/выход |
Тактовый сигнал интерфейса I2C |
|
|
вход/выход |
В режиме интерфейса SPI — тактовый сигнал шины SPI |
|
46 |
SDA/SS |
вход/выход |
Данные интерфейса I2C |
|
|
вход |
В режиме последовательного интерфейса SPI — сигнал выбора подчиненного устройства |
|
47 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
|
48 |
GND |
вход |
Общий |
|
49 |
GPIO2 |
вход/выход |
Программируемый порт ввода/вывода |
|
50 |
GPIO6 |
вход/выход |
— „— |
|
51 |
GPIO3 |
вход/выход |
— „— |
|
52 |
CGND |
вход |
Общий |
|
53 |
CVDD |
вход |
Напряжение питания модуля кодека |
|
54 |
VOUTR |
выход |
Аналоговый сигнал с ЦАП (правый канал) |
|
55 |
VOUTL |
выход |
Аналоговый сигнал с ЦАП (левый канал) |
|
56 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
|
57 |
GND |
вход |
Общий |
|
58 |
VINR |
вход |
Аналоговый сигнал для АЦП (правый канал) |
|
59 |
VINL |
вход |
Аналоговый сигнал для АЦП (левый канал) |
|
60 |
CGNDA |
вход |
Общий |
|
61 |
TEST4 |
выход |
Соединен с согласующим резистором 22 кОм |
|
62 |
CVDDA |
вход |
Напряжение питания модуля кодека |
|
63 |
VREF |
выход |
Опорное напряжение от модуля кодека |
|
64 |
REFCAP |
выход |
Шунтирующий конденсатор выхода опорного напряжения |
|
65 |
GPIO7 |
вход/выход |
Программируемый порт ввода/вывода |
|
66 |
GPIO4 |
вход/выход |
— „— |
|
67 |
VDD |
вход |
Напряжение питания цифровой части |
|
68 |
CLKOUT |
выход |
Тактовый сигнал с делителя частоты |
|
69 |
XTI |
вход |
Подключение кварцевого резонатора |
|
70 |
PGND |
вход |
Общий |
|
71 |
PVCC |
вход |
Питающее напряжение тактового генератора |
|
72 |
XTO |
выход |
Подключение кварцевого резонатора |
|
73 |
ALE |
выход |
Подтвержден адрес на шине интерфейса внешней памяти (активный уровень — высокий) |
|
74 |
GND |
вход |
Общий |
|
75 |
DRDN |
выход |
Сигнал "чтение" интерфейса внешней памяти |
|
76-80 |
EMI_AD0/AD4 |
вход/выход |
Сигнал мультиплексной шины адреса/данных интерфейса внешней памяти |
Микросхемы включают в себя три основных модуля: 24-битный цифровой сигнальный процессор (ЦСП), память (ПЗУ и ОЗУ) и периферийные устройства. Блок - схема микросхем приведена на рис.1.
Рис.1.
Параметры и функции процессорного ядра:
- тактовая частота 50 МГц;
- операции сложения и умножения выполняются за один такт;
- два 56 - битных аккумулятора;
- 48 - битные или параллельные 24 - битные команды загрузки регистров;
- 64 вектора прерываний;
- возможность программного запрещения и маскирования прерываний;
- команды организации циклов;
- три шины данных;
- три шины адреса.
Цоколевка микросхем приведена - на рис. 2.
Рис.2
Интегрированная память включает в себя 16384 24-битных слова ПЗУ и такой же объем ОЗУ. В состав периферийных устройств входят последовательный аудиоинтерфейс, интерфейс I2C/SPI, интерфейс внешней памяти, тактовый генератор, кодек (кодер/декодер). Последовательный аудиоинтерфейс передает цифровой звуковой сигнал от внешнего источника к ЦСП микросхемы, а также цифровые данные от ЦСП к внешнему ЦАП.
Интерфейсы I2C/SPI соединяют микросхемы с другим оборудованием, совместимым с этими интерфейсами. Интерфейс внешней памяти позволяет обращаться к дополнительным банкам памяти, установленным вне микросхемы. Поддерживаются динамическая оперативная память (DRAM), статическая оперативная память (SRAM) и энергонезависимая память (FLASH).
Параметры и функции внешнего интерфейса памяти:
- 4 - битная шина данных для динамического ОЗУ (DRAM) и 8 - битная для статического ОЗУ (SRAM);
- 22 - битная шина адреса мультиплексирована с 8-битной шиной данных;
- возможность обращения к байту, 16 - битному слову и 24 - битному слову при работе со статическим и динамическим ОЗУ;
- адресуемая память при работе с динамическим ОЗУ до 256 мбит;
- 4 мбайта адресуемого статического ОЗУ;
Тактовый генератор микросхемы выполняет генерацию следующих тактовых сигналов:
- DCLK — тактовый сигнал для ЦСП;
- MCLK — опорный сигнал для кодека;
- LRCLK — тактовый сигнал для правого/левого каналов последовательного аудиоинтерфейса и кодека;
- сигнал тактирования сдвига для последовательного аудиоинтерфейса и кодека.
Параметры и функции кодека:
- аналого - цифровое дельта - сигма преобразование входного стереосигнала;
- динамический диапазон АЦП — 80 дБ;
- цифро-аналоговое дельта-сигма преобразование выходного цифрового стереосигнала;
- частота дискретизации от 4 до 48 кГц;
- цифровый вход и выход через последовательный аудиоинтерфейс.
Функциональные возможности микросхем приведены в табл. 2.
Таблица 2.
|
Обозначение |
Тип памяти для программ |
Основная функция |
Режим последовательного интерфейса |
Внешняя память |
Аудио вход |
Аудио выход |
Программное обеспечение |
|
TDA7550R |
ОЗУ |
На выбор |
Master или Slave I2C |
FLASH или RAM |
Есть (определяется применением) |
Есть (определяется применением) |
Определяется применением |
|
TDA7550 |
ПЗУ |
Распознавание речи |
Slave I2C |
FLASH |
Есть (голосовой сигнал) |
Есть (голосовой сигнал) |
ASR 311 Lernout&Hauspie |
|
TDA7551 |
|
Голосовая идентификация |
|
|
|
|
SV208 Lernout&Hauspie |
|
TDA7552 |
|
Синтезатор речи |
|
— |
Нет |
|
TTS3000 Lernout&Hauspie |
|
TDA7553 |
|
Цифровая фильтрация сигнала |
Master I2C или SPI |
(RAM) |
Есть (необработанный сигнал) |
Есть (обработанный сигнал) |
Программа обработки NCTI |
Применение микросхем серии TDA755X
Микросхема TDA7550 с программным обеспечением ASR311 позволяет реализовать систему распознавания речи. Параметры и функции такой системы:
- качественное распознавание слов из базового набора в широком диапазоне изменений параметров голоса;
- высокая помехозащищенность алгоритма распознавания;
- запоминание новых слов в дополнение к базовому набору;
- возможность записывать во внешнюю FLASH - память голосовые сообщения для поддержки голосового интерфейса;
- управление всеми функциями системы осуществляется через интерфейс I2C;
- доступны базовые наборы слов для большинства распространенных языков;
- внешняя FLASH - память используется для хранения базового набора слов (4 Кбайта на одно слово), дополнительного набора слов (4 кбайт/слово) и голосовых сообщений (11 кбайт/сек, частота дискретизации 11025 Гц).
Блок-схема системы распознавания речи приведена на рис. 3.
Рис.3.
Микросхема TDA7551 представляет собой однокорпусное решение для систем идентификации голоса с использованием программного обеспечения SV208. Парольные фразы запоминаются при тройном повторении (длительность фразы — 1 - 2 с). В дальнейшем произнесенная парольная фраза сравнивается с параметрами хранящихся в энергонезависимой памяти парольных фраз. Управление системой функциями микросхемы осуществляется через последовательный интерфейс I2C. Блок - схема системы идентификации голоса приведена на рис. 4.
Рис. 4
Микросхема TDA7552 предназначена для применения в составе системы синтеза речи по схеме "текст-голос". Для построения такой системы кроме ЦСП TDA7552 требуется микроконтроллер ST10 для анализа и преобразования входных текстовых строк. Блок - схема системы синтеза речи представлена на рис. 5.
Рис. 5
Внешнее устройство посылает микроконтроллеру текстовые строки в виде потока символов в кодировке ASCII. Микроконтроллер анализирует и преобразует поступающие данных с учетом используемого языка (информация о преобразовании для различных языков содержится во внешней FLASH - памяти, к которой имеет доступ микроконтроллер).
Преобразованные данные микроконтроллер направляет по шине I2C к микросхеме TDA7552, которая преобразует полученные данные в речевой сигнал. Программное обеспечение сигнального процессора TDA7552 не зависит от языка входного текста и не требует дополнительной внешней памяти.
В. Зайцев
РС10-2003
