ISD4004-16M to jednoukładowy system nagrywania/odtwarzania głosu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Mikrokontrolery

 Komentarze do artykułu

Wykorzystując technologię opatentowaną przez Information Storage Devices (ISD; część Winbond Electronics Co. od 1998 r.), sygnał analogowy odbierany na odpowiednim wejściu układu ChipCorder może być przechowywany w swojej naturalnej postaci bezpośrednio w standardowej nieulotnej pamięci EPROM (EEPROM ) i komórki w pamięci flash. Technologia tzw. „fałszywego różniczkowania” polega na tym, że zamiast przechowywania w ogniwie jednej z dwóch wartości – 0 lub 1 – zapisywany jest jeden z 256 poziomów napięcia. Zapewnia to znaczną przewagę pojemności nad konwencjonalnym sposobem przechowywania cyfrowego sygnału. Ponadto ta technologia nagrywania i przechowywania mowy nie wymaga konwersji analogowo-cyfrowej, co znacznie upraszcza schemat kompletnego urządzenia opartego na mikroukładzie.

ChipCordery do nagrywania/odtwarzania mowy mogą być zasilane z zasilaczy o niskim poborze mocy. Dzięki temu idealnie nadają się do budowania lekkich produktów przenośnych, w tym zasilanych bateryjnie.

Dodatkowo jako wspólne cechy rodziny możemy wymienić tryb AutoMute, który zapewnia redukcję szumów podczas przerw, automatyczne przejście do stanu czuwania po zakończeniu cyklu nagrywania/odtwarzania (pobór prądu w trybie czuwania wynosi 0,5 mA), zastosowanie pamięci nieulotnej, regulowany czas nagrywania, pełna adresowalność poprzez interfejs SPI lub Microwire.

Chip ISD4004-16M sampluje z częstotliwością próbkowania 4 kHz. Próbki mowy są zapisywane bezpośrednio w nieulotnej pamięci Flash na chipie bez digitalizacji i kompresji, typowej dla innych typów nagrań mowy. Wiadomość może być przechowywana do 100 lat (typowo; testowano przy użyciu przyspieszonej metody równoważnej obliczeń) bez zasilania. Ponadto urządzenie można nadpisać ponad 100 000 razy. Analogowa pamięć bezpośrednia zapewnia naturalnie brzmiące odtwarzanie głosów, muzyki i efektów dźwiękowych. Maksymalny czas nagrywania wynosi 16 minut.

Schemat blokowy ISD4004-16M pokazano na ryc. 1. Jak widać, chip zawiera generator zegara, wzmacniacz mikrofonu, filtr antyaliasingowy, wielopoziomową macierz pamięci, filtr antyaliasingowy, urządzenie do redukcji szumów ciszy i 3-godzinny wzmacniacz wyjściowy .

Czteroprzewodowy (SCLK, MOSI, MISO, SS) szeregowy interfejs peryferyjny (Serial Peripheral Interface - SPI) zapewnia sterowanie i adresowanie. W systemie z mikrokontrolerem chip działa jako peryferyjne urządzenie podrzędne. Dostęp do zapisu/odczytu do wszystkich rejestrów wewnętrznych odbywa się za pośrednictwem interfejsu SPI. Sygnał przerwania (INT) oraz wewnętrzny rejestr stanu służą wyłącznie do odczytu i nawiązywania komunikacji.

Aby zminimalizować szumy, obwody analogowe i cyfrowe w urządzeniu są podłączone do oddzielnych szyn zasilających, odpowiednio Ucca i Uccd.Nominalne napięcie zasilania wynosi 2,85 ... 3,15 V. Ussd) części w ISD4004-16M są również wykonane osobno. Dno kryształu jest połączone z Uss poprzez rezystancję podłoża. W wersjach miniaturowych (nieoprawionych) kryształ jest przymocowany do obszaru związanego z Uss. lub może pozostać „pływający”.

Analogowy sygnał wejściowy może być podawany do urządzenia w trybie asymetrycznym (ryc. 2, a) lub różnicowym (ryc. 2, b). W pierwszym przypadku sygnał jest podłączony do wejścia analogowego + (ANA IN+), a wejście- (ANA IN-) jest podłączone przez kondensator izolujący do wspólnej szyny przewodowej Ussa- W celu uzyskania wysokiej jakości odtwarzania, podwójna amplituda sygnał wejściowy w tym trybie nie powinien przekraczać 32 mV, co odpowiada podwójnej amplitudzie 570 mV na wyjściu. Kondensator odsprzęgający na wejściu ANA IN+ wraz z impedancją wejściową tego wejścia 3 kΩ wyznacza pasmo niskich częstotliwości.

W trybie różnicowym używane są oba wejścia (ANA IN+ i ANA IN-). Dla optymalnej jakości sygnał międzyszczytowy na każdym z wejść w tym przypadku nie powinien przekraczać 16 mV. Impedancja wejścia ANA IN- wynosi 56 kΩ.

Z pinu 13 (rys. 1) usuwany jest sygnał dźwiękowy zapisany w pamięci ISD4004-16M. Zaleca się podłączenie tego wyjścia do obciążenia poprzez kondensator odsprzęgający. Impedancja obciążenia musi wynosić co najmniej 5 kOhm. Podczas pracy (przy włączonym zasilaniu) na styku AUD OUT występuje napięcie stałe 1,2 V. Podczas nagrywania, wyjście AUD OUT jest podłączone przez rezystor o wartości około 850 kΩ do wewnętrznego zasilania 1,2 V do masy analogowej. Obciążenie w tym trybie można podłączyć, ale stałe napięcie na wyjściu urządzenia nie może spadać.

Pin SS (Slave Select) wybiera urządzenie podrzędne. Gdy do tego styku zostanie przyłożony niski sygnał, ISD4004-16M zostaje wybrany jako master do pracy z mikrokontrolerem.

MOSI to wejście szeregowe, przez które przesyłane są dane z mikrokontrolera. Dane w linii MOSI są ustawiane na pół cyklu przed nadejściem zbocza zegara, odbieranego również przez BISD4004-16M.

Pin MISO to wyjście szeregowe z urządzenia. Jeśli nie zostanie wybrane żadne urządzenie (SS = 1), wyjście jest w stanie wysokiej impedancji.

Pin SCLK służy do odbioru zegara z mikrokontrolera w celu synchronizacji przesyłania danych do iz urządzenia za pośrednictwem magistrali MOSI i MISO. Dane są zapisywane do ISD4004-16M podczas narastającego zbocza impulsu zegarowego, a gdy opada, informacja jest przesuwana do następnego bitu.

Kołek INT (Przerwanie) przechodzi w stan niski i pozostaje niski (log 0), jeśli wystąpi przepełnienie (OVF) lub znacznik wykryje „Koniec komunikatu” (EOM). Ten pin jest wyjściem z otwartym drenem. Każda operacja, która kończy się przepełnieniem lub ma komunikat „Koniec komunikatu”, generuje przerwanie, w tym instrukcję wywołania pętli komunikatów. Następnym razem, gdy przerwanie zostanie wyczyszczone, nastąpi zainicjowanie nowego cyklu SPI. Status przerwania można odczytać za pomocą instrukcji RINT.

Flaga przepełnienia OVF wskazuje, że pamięć analogowa podczas operacji nagrywania lub odtwarzania osiągnęła koniec, a „Koniec komunikatu” (EOM) jest ustawiany tylko w trybie odtwarzania, gdy wykryty zostanie sygnał EOM. Istnieje osiem opcji położenia flagi „Koniec wiadomości” w jednym wierszu (tj. można w niej zapisać osiem różnych wiadomości).

Wyjście RAC (synchronizacja linii adresowej) jest również otwartym drenem. Podczas nagrywania przykładany jest do niego sygnał z okresem 400 ms, gdy sygnał jest próbkowany z częstotliwością 4 kHz. Na określony czas zapisywana jest tylko jedna linia pamięci (w sumie jest ich 2400). Odpowiednio, nagrywanie jest wykonywane przez 350 ms, gdy sygnał RAC jest wysoki. Po osiągnięciu końca linii sygnał RAC przechodzi w stan niski na 50 ms. Cyklogram do zapisu jednej linii pokazano na ryc. 3.

W trybie Message Call (patrz poniżej) pin RAC jest utrzymywany w stanie wysokim przez 218,76 µs, a w stanie niskim przez 31,26 µs. Typowe poziomy zegara RAC można znaleźć w tabeli parametrów AC w ​​dokumentacji firmowej.

Kiedy polecenie zapisu jest inicjowane po raz pierwszy, pin RAC pozostaje w stanie wysokim przez dodatkowy okres TRACL0. Jest to wymagane do pobrania próbki i naprawy wewnętrznych systemów urządzenia. Pin RAC może być użyty do sterowania techniką wiadomości.

Wejście zegara zewnętrznego ma wewnętrzne urządzenie dopasowujące. Przyrządy ISD4004-16M są fabrycznie skonfigurowane do wewnętrznego próbkowania sygnału wejściowego przy częstotliwości zegara centralnego z tolerancją ±1% specyfikacji. W ramach tolerancji częstotliwość jest utrzymywana na dowolnej wartości w rozszerzonym zakresie temperatur przemysłowych, jak również w zakresie napięcia roboczego, jak określono w odpowiedniej tabeli znamionowej prądu przemiennego. Podczas pracy w przemysłowym zakresie temperatur zalecany jest zasilacz stabilizowany.

Jeśli wymagana jest wysoka dokładność, to do próbkowania z częstotliwością 4 kHz do urządzenia należy zastosować zegar o częstotliwości powtarzania 512 kHz przez pin XCLK. Aby wbudowane filtry antyaliasingowe działały poprawnie przy stałej częstotliwości, częstotliwość taktowania musi być wystarczająco stabilna. Cykl pracy impulsów zegara nie jest krytyczny, ponieważ ich częstotliwość jest natychmiast dzielona przez 2. Jeśli wejście XCLK nie jest używane, pin 26 musi być podłączony do wspólnego przewodu.

Pin AM ATS służy do sterowania automatyczną redukcją szumów. Ta ostatnia zmniejsza poziom sygnału o 6 dB, jeśli spadnie on poniżej ustawionego progu (redukcja szumów nie jest włączona dla dużych sygnałów).

Do normalnej pracy układu redukcji szumów wyjście AM ATS jest podłączone do wspólnego przewodu przez kondensator 1 μF. Kondensator ten staje się elementem wewnętrznego czujnika szczytowego, który reaguje na amplitudę (wartość szczytową) sygnału. Poziom szczytowy jest porównywany z ustawionym progiem w celu określenia, kiedy aktywowana jest redukcja szumów. Kondensator wpływa również na szybkość zmian redukcji szumów w czasie ataku w funkcji amplitudy sygnału. Podłączenie wyjścia AM CAP do magistrali Ucca wyłącza redukcję szumów.

Jak wspomniano, ISD4004-16M wykorzystuje szeregowy interfejs SPI. Protokół transmisji danych zakłada, że ​​rejestry przesuwne mikrokontrolera synchronizują się wraz ze spadkiem sygnału SCLK. W ISD4004-16M dane są zatrzaskiwane na styku MOSI na narastającym zboczu zegara. Dane są odbierane z wyjścia MISO przez opadanie impulsu zegara.

1. Wszystkie seryjne transfery danych rozpoczynają się od opadającego sygnału na pin SS.

2. Ten pin jest utrzymywany w stanie niskim na czas komunikacji szeregowej i przechodzi w stan wysoki pomiędzy poleceniami.

3. Dane wejściowe są przechwytywane na zboczu narastającym impulsu zegarowego, a dane wyjściowe są przechwytywane przy spadku.

4. Odtwarzanie i nagrywanie odbywa się przy niskim poziomie na pinie SS, gdy odpowiedni kod operacji i adres są dostarczane do urządzenia ISD4004-16M.

5. Kody operacji i pola adresowe są reprezentowane przez osiem bitów serwisowych i 16 bitów adresowych.

6. Każda operacja zakończona sygnałem End of Message (EOM) lub Overflow generuje przerwanie, włączając w to instrukcję Call Message Loop. Przerwanie jest kasowane przy następnym wprowadzeniu nowego cyklu SPI.

7. Ponieważ dane przerwania są przesuwane bez zapisywania bitów postępu w MISO, dane sterujące i adresy na pinie MOSI są przesuwane w tym samym czasie. Zaleca się ostrożność, ponieważ przesunięte dane mogą być zgodne z bieżącym działaniem systemu. Możliwe jest odczytanie danych przerwania i rozpoczęcie nowej operacji w ramach tego samego cyklu SPI.

8. Operacja rozpoczyna się z ustawionym bitem Run (RUN), a kończy zerowaniem.

9. Wszystkie operacje rozpoczynają się na zboczu narastającym bolca SS.

Podczas odtwarzania używane jest polecenie Zadzwoń do wiadomości, które pozwala użytkownikowi „przeskakiwać” między wiadomościami, jeśli rzeczywista lokalizacja interesującej osoby nie jest znana. W tym trybie prędkość przejścia jest 1600 razy większa niż w przypadku normalnego odtwarzania. Zatrzymanie następuje, gdy znacznik wskazuje „Koniec komunikatu”. Wewnętrzny licznik adresów wskaże wtedy następną wiadomość. Jeśli używane jest polecenie Call Message (MC), należy postępować zgodnie z poniższą procedurą, w przeciwnym razie wywołanie może nie być dokładne.

Procedura prawidłowego wywołania komunikatu jest następująca. Przed wykonaniem lub ustawieniem polecenia „Message Call” (odpowiednio MC lub SETMC) należy wysłać do urządzenia jedno „bezczynne” (fikcyjne) polecenie Stop. Takie polecenie składa się z zestawu bitów serwisowych: „Pass” = 0, „Play / Record” = 0, PU („Power on”) = 1, IAB („Pomiń adres”) = 1, MC („Message call”) ") = 0. Innymi słowy, liczba szesnastkowa 30 jest używana jako polecenie w urządzeniu. Po wprowadzeniu „fikcyjnej” komendy Stop, można wykonać jedną lub więcej komend MC lub komendę SETMC. Nie ma potrzeby powtarzania komendy Stop „bezczynności” przed zakończeniem następnej operacji odtwarzania. Kody operacyjne przedstawiono w tabeli. 1.

Sekwencja włączania. ISD4004-16M jest gotowy do pracy po czasie TPUD (typowa wartość przy częstotliwości próbkowania 4 kHz wynosi około 50 ms). Musisz odczekać ten czas przed wydaniem polecenia operacji. Na przykład, aby odtworzyć od adresu 00, użyta zostanie następująca pętla programu:

1. Polecenie POWERUP jest wysyłane w celu włączenia zasilania.

2. Pauza dla TPUD (opóźnienie włączenia).

3. Wydane zostaje polecenie SETPLAY o adresie 00.

4. Polecenie PLAY zostaje wysłane

W efekcie urządzenie rozpoczyna odtwarzanie od adresu 00, a gdy pojawi się „Koniec komunikatu” generuje przerwanie. Po tym odtwarzanie zostanie zatrzymane.

Pętla do zaimplementowania trybu zapisu:

1. Wysyłane jest polecenie POWERUP.

2. Pauza dla TPUD (opóźnienie włączenia).

3. Wydane zostaje polecenie POWERUP.

4. Polecenie SETREC wysyłane jest z adresem 00.

5. Polecenie REC zostaje wysłane.

Urządzenie rozpoczyna zapisywanie wiadomości od adresu 00, aw przypadku przepełnienia (koniec macierzy pamięci) generuje przerwanie, po którym następuje przerwanie zapisu.

Uproszczony schemat blokowy portu SPI wraz z opisem i wskazaniem związanych z nim bitów sterujących przedstawiono na rys. 4, aib.

Rejestr kontrolny SPI zapewnia kontrolę funkcji urządzenia, takich jak odtwarzanie, nagrywanie, przywoływanie wiadomości, włączanie i wyłączanie zasilania, uruchamianie i zatrzymywanie operacji, pomijanie adresów. w tabeli. 2 pokazuje wartości w bitach rejestru sterującego SPI i odpowiadające im funkcje.

Diagramy czasowe działania układu ISD4004-16M, gdy polecenia sterujące (8 bitów) i adresy (16 bitów) podane są w formacie 24-bitowym, pokazano na ryc. 5.

(kliknij, aby powiększyć)

Schematy na ryc. 6 ilustrują cykl nagrywania/odtwarzania i zatrzymania.

(kliknij, aby powiększyć)

Wszystkie czasy można znaleźć we wspomnianej już tabeli parametrów AC.

na ryc. 7 przedstawia schemat możliwej opcji podłączenia układu ISD4004-16M do wspólnego mikrokontrolera PIC16C62A i zintegrowanego wzmacniacza mocy LM3M 4860H.

(kliknij, aby powiększyć)

Opracowując urządzenia wykorzystujące ISD4004-16M należy pamiętać, że dla niezawodnej i bezawaryjnej pracy powinien on być zasilany stabilizowanym napięciem nieprzekraczającym 2,85... w bliskiej odległości od źródła zasilania.

Pin masy analogowej USSA powinien być podłączony do masy zasilania linią o jak najniższej impedancji, a pin masy cyfrowej USSD powinien być podłączony do oddzielnej szyny niskoimpedancyjnej. Szyny łączące wejścia analogowe i cyfrowe z przewodem wspólnym zasilacza muszą być na tyle duże, aby gwarantować minimalny spadek napięcia na nich. W takim przypadku różnica impedancji opon nie powinna przekraczać 3 omów.

Autor: A.Shitikov

Zobacz inne artykuły Sekcja Mikrokontrolery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Laptop Toshiba Satellite P50t z wyświetlaczem Ultra HD 31.03.2014 Toshiba Corporation ogłosiła wprowadzenie na rynek swojego pierwszego laptopa wyposażonego w 15,6-calowy ekran wielodotykowy Ultra HD 3840 x 2160 pikseli z podświetleniem LED, Satellite P50t. Nawiasem mówiąc, jako opcja oferowana jest również modyfikacja o rozdzielczości Full HD 1920 x 1080 pikseli. Nawiasem mówiąc, po raz pierwszy ten laptop został pokazany na targach CES 2014. Debiutant zamknięty jest w srebrnej obudowie o wymiarach 377,5 x 244 x 27,9 mm i waży 2,2 kg. Nowość zbudowana jest na czterordzeniowym procesorze Intel Core i7 generacji Haswell i jest kontrolowana przez system operacyjny Windows 8.1. Karta graficzna to AMD Radeon R9 M265X z 2048 MB pamięci GDDR5. Ilość pamięci RAM DDR3L o częstotliwości 1600 MHz może wynieść nawet 16 GB. Do przechowywania danych użytkownika przewidziany jest dysk twardy o pojemności 1 TB, którego wrzeciono obraca się z prędkością 5400 obr/min. Za odtwarzanie dźwięku wysokiej jakości odpowiada podsystem audio z dwoma wbudowanymi głośnikami Harman Kardon i obsługą technologii takich jak Slip Stream i DTS Sound. Wśród innych cech technicznych urządzenia warto zwrócić uwagę na obecność optycznego napędu Blu-ray, zintegrowanej kamery HD, karty sieciowej Gigabit Ethernet, bezprzewodowej karty sieciowej Wi-Fi, modułu Bluetooth 4.0, karty SD / SDHC gniazdo kart, wyjście HDMI, cztery porty USB 3.0 (jeden z funkcją Sleep-and-Charge), a także gniazda słuchawek i mikrofonu zewnętrznego. Żywotność baterii - 5 godzin.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Oszacowanie wzrostu człowieka na przestrzeni 2000 lat

▪ Telefon komórkowy LG U880

▪ Pojedyncza ładowarka do telefonów komórkowych UE

▪ Ekologiczne opakowanie z liści pomidora

▪ Mocny i lekki metal z nanocząstkami węglika krzemu

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Dla początkującego radioamatora. Wybór artykułu

▪ artykuł Wpuść świnię. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czy można uniknąć napadu przed bankomatem, wpisując kod PIN od tyłu? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Gageya żółty. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Uziemienie ochronne (zerowanie). Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Mapa przybita do ściany. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024