说话时能播放背景音乐的语音合成芯片SC-691
摘要：sc-691是美国sensory公司生产的一种高质量低数据率的语音和背景音乐合成芯片。它能够支持多种语音合成算法，其数据率最低可达1.0bps。sc-691工作于从模式，因而无需特定的开发环境。其最大特点是在播放语音的同时可以播放背景音乐。凡是需要播放语音和音乐的产品中都可以使用它。
１ 概述
ｓｃ－６９１是美国ｓｅｎｓｏｒｙ公司ｓｃ－６ｘｘ语音合成芯片家族的一员。它工作于从模式，可接收来自主机的命令和语音压缩数据，然后将其转换成语音输出。由于使用它不需掌握ｓｃ－６ｘｘ的编程知识，所以是ｓｃ－６ｘｘ家族里最易使用的产品。
ｓｃ－６９１是一个标准的从合成器，可以和主处理器一起工作，可应用于各种跟语音相关的产品中，如安全系统、学习辅助工具、游戏和玩具等。它的高质量、低位率加密、易于与主机匹配的界面、数字增益可控制、低功耗睡眠模式以及低压工作等特性使其成为需要长时间播放语音、开发周期短、以及要通过从机来控制周边装置等应用的理想器件。
ｓｃ－６９１支持多种语音合成算法。不同算法所用到的数据存储容量不同。当采用ｍｘ的合成算法时，最低的数据率可达１．０ｂｐｓ，亦即一秒的语音数据只占一个位的空间。用户可以自己权衡语音质量与数据空间的关系，以满足自己的性能价格要求。
ｓｃ－６９１的最大特点是其播放单通道ｆｍ音乐可与ｃｘ／ｍｘ语音数据同步进行，这使得ｓｃ－６９１能在以ｍｘ／ｃｘ格式说话的同时播放背景音乐。
２ 主要特性
ｓｃ－６９１语音合成芯片具有如下特性：
●通过寄存器扩展可提供无限长时间的语音播放；
●运行速度高达１２．３２ｍｉｐｓ；
●支持多种算法，其数据率范围：在ｍｘ及８ｋｈｚ采样频率时可达１．０ｋｂｐｓ～－３．５ｋｂｐｓ；而在ｃｘ及８ｋｈｚ采样频率时，则分别为３．０ｋｂｐｓ、３．７ｋｂｐｓ、４．５ｋｂｐｓ、６．２ｋｂｐｓ、７．７ｋｂｐｓ和１１．２ｂｐｓ。
另外?该器件还具有ａｄｐｃｍ、单通道ｆｍ合成、单通道ｆｍ与ｃｘ／ｍｘ的混合模式等。
●采用中断驱动来传送语音与命令；
●具有６级数字增益控制；
●带有４个用户可配置的ｉ／ｏ口；
●具有可选的４位或８位数据总线；
●有三种降低功耗的待机模式，可延长电池寿命（深度睡眠模式下电流小于１０μａ）；
●时钟可选，用户可根据情况选择低成本的１％电阻或高精度３２．３６８ｋｈｚ晶振做系统时钟；
●低电压工作（３ｖ～５．２ｖ），适用于手持产品；
●４位模式时可在任何时候停止说话，并可在支持说话的同时传送命令，以执行一定的任务，可直接驱动３２ω的扬声器；
●在播放ｃｘ／ｍｘ语音数据时可播放单通道的ｆｍ音乐；
●具有裸片与６４脚ｌｑｆｐ封装可供选择。
３ 引脚功能和内部结构
ｓｃ－６９１具有３６脚裸片和６４脚ｌｑｆｐ两种封装形式。图１是其ｌｑｆｐ封装的引脚排列图，各引脚的功能说明如表１所列。图２是其内部结构框图。
表1 sc-691的引脚说明
引 脚 引脚名 i/o类型 功 能
39～36 data0～data3 输入/输出 数据位0～3
35 data4或data/command 输入/输出 4位模式时为data/command脚，用来指示主机传送的命令还是数据。8位模式是数据位4
3432 data5～data7 输入/输出 数据位5～7（8位模式时）
6 inrdy 输出 从机向主机发出的输出信号。低电平表明sc-691准备接收数据或命令。高电平指示sc-691处于忙状态，主机不能写任何数据或命令给它
5 outrdy 输出 从机向主机发送的输出信号。低电平指示sc-691准备向主机发送命令或数据
43～40 pd4～pd7 输入/输出 通用i/o总线
3 r/w 输入 来自主机的输入信号。主机读操作时将其置高，写操作时将其置低
4 strobe 输入 来自主机的输入信号。在读写序列里与r/w信号联合使用。在读/写操作的序列里，该信号被拉成高-低-高
15 oscout 输出 阻抗振荡器/晶体振荡器的输出端
14 oscin 输入 阻抗振荡器/晶体振荡器的输入端
13 pll 输出 锁相环滤波器的输出
11 scanit 输入 扫描口数据输入
8 scanout 输出 扫描口数据输出
10 scanclk 输入 扫描口时钟
9 sync 输入 扫描口同步
7 test 输入 测试模式
47 dacp 输出 数模加输出
45 dacm 输出 数模减输出
12 reset 输入 复位脚，低电平有效
1，2，31，44，46 vdd 处理器电源，额定电压为5v
16，48，49，64 vss 接地
４ 应用
ｓｃ－６９１型语音和音乐合成芯片的电源电压（ｖｄｄ）范围为３～５．２ｖ，它的ｃｐｕ时钟 ｆ?ｃｐｕ?范围为６４～１２３２０ｋｈｚ，其ｄａｃｐ和ｄａｃｍ间的负荷电阻ｒ?ｄａｃ?最小应大于３２ω。
根据通信数据总线的宽度不同，ｓｃ－６９１具有两种通讯模式：４位模式和８位模式。两种模式所需的总线资源如表２所示。
表2 通讯资源分配表
具体总线 sc-691（4位模式） sc-691（8位模式）
数据线总线 4 8
控制线总线 3（strobe，r/w，data/command） 2（strobe，r/w）
状态线总线 2（inrdy，outrdy） 2（inrdy，outrdy）
通用i/o口总线 4 4
命令支持（说话时） 是 束
图３是一个语音电子书的系统结构图。其中可插式存储卡内存储的是ｓｃ－６９１可用的语音数据。通过更换可插式存储卡的内容可以更换电子书的内容。一般情况下，可使用ｍｍｃ卡。
主控机通过串行接口可以与ｐｃ机进行通讯，以便更换电子书的内容。主控机读取卡内数据并将该数据传送到ｓｃ－６９１可将其播放出来。
利用ｓｃ－６９１可将接收到的语音数据（即电子书内容）信号进行合成并播放。利用显示模块通过文本形式可将电子书的内容显示出来。
输入模块用于对电子书进行控制，如开关机、读书等。在该系统中，主控机与ｓｃ－６９１间以４位模式进行通讯。
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ｓｃ－６９１是一个标准的从合成器，可以和主处理器一起工作，可应用于各种跟语音相关的产品中，如安全系统、学习辅助工具、游戏和玩具等。它的高质量、低位率加密、易于与主机匹配的界面、数字增益可控制、低功耗睡眠模式以及低压工作等特性使其成为需要长时间播放语音、开发周期短、以及要通过从机来控制周边装置等应用的理想器件。
ｓｃ－６９１支持多种语音合成算法。不同算法所用到的数据存储容量不同。当采用ｍｘ的合成算法时，最低的数据率可达１．０ｂｐｓ，亦即一秒的语音数据只占一个位的空间。用户可以自己权衡语音质量与数据空间的关系，以满足自己的性能价格要求。
ｓｃ－６９１的最大特点是其播放单通道ｆｍ音乐可与ｃｘ／ｍｘ语音数据同步进行，这使得ｓｃ－６９１能在以ｍｘ／ｃｘ格式说话的同时播放背景音乐。
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●运行速度高达１２．３２ｍｉｐｓ；
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●采用中断驱动来传送语音与命令；
●具有６级数字增益控制；
●带有４个用户可配置的ｉ／ｏ口；
●具有可选的４位或８位数据总线；
●有三种降低功耗的待机模式，可延长电池寿命（深度睡眠模式下电流小于１０μａ）；
●时钟可选，用户可根据情况选择低成本的１％电阻或高精度３２．３６８ｋｈｚ晶振做系统时钟；
●低电压工作（３ｖ～５．２ｖ），适用于手持产品；
●４位模式时可在任何时候停止说话，并可在支持说话的同时传送命令，以执行一定的任务，可直接驱动３２ω的扬声器；
●在播放ｃｘ／ｍｘ语音数据时可播放单通道的ｆｍ音乐；
●具有裸片与６４脚ｌｑｆｐ封装可供选择。
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ｓｃ－６９１具有３６脚裸片和６４脚ｌｑｆｐ两种封装形式。图１是其ｌｑｆｐ封装的引脚排列图，各引脚的功能说明如表１所列。图２是其内部结构框图。
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