基于復旦微FM33LF016的電梯報站器語音輸出方案

在現(xiàn)代建筑及交通系統(tǒng)中，電梯已成為不可或缺的運輸設施。為了提升電梯乘客的用戶體驗，電梯通過內置語音報站功能，將當前抵達樓層信息清楚地傳遞給每位乘客，以提醒乘客準確的上下樓層。

語音播報功能兩種常見的音頻輸出技術分別為PWM(Pulse Width Modulation, 脈沖寬度調制)和DAC(Digital to Analog Converter, 數(shù)字-模擬轉換器)，其中，DAC技術是通過數(shù)字-模擬轉換功能將數(shù)字音頻信號轉換為模擬信號，其輸出的音頻與PWM輸出技術相比具有更好的音質和更低的失真度。無論在嘈雜的商業(yè)中心，還是在靜謐的醫(yī)院環(huán)境，DAC都能保證報站聲音的清晰度和可辨識度，讓每一位乘客都能準確獲取到站信息。

方案特色

復旦微基于FM33LF016推出了一套DAC音頻輸出方案。該方案通過SPI接口從Flash中讀取數(shù)字音頻信號數(shù)據(jù)（wav格式），并通過DMA將數(shù)據(jù)傳遞給片內集成的DAC模塊，實現(xiàn)將數(shù)字音頻信號轉換為模擬信號。

此外，片上集成了OPA，可以增強驅動能力，配合DAC通過功放實現(xiàn)音頻輸出。相較于傳統(tǒng)的通過外掛語音芯片實現(xiàn)音頻輸出的方案，本方案整體BOM成本具有顯著成本優(yōu)勢，并可提供整套音頻輸出解決方案供客戶使用。

基于FM33LF016的DAC語音輸出方案框圖

除了從Flash中讀取信號，本方案同樣支持從外掛SD卡中讀取信號以及音頻處理，并且外掛SD卡支持FATFS文件系統(tǒng)。

本方案具備以下功能：

（1）芯片內置1個10位電壓輸出型DAC，用于語音輸出；

（2）芯片內置2個OPA，可配置為Buffer模式，配合DAC輸出；

（3）支持外掛SD卡掛載FATFS文件管理系統(tǒng)；

（4）支持片上或外掛FLASH內音頻文件編輯及燒錄；

（5）音頻文件批量處理（mp3轉wav）；

（6）音頻文件斷點續(xù)傳，可在背景音播放時插播其他音頻；

方案原理圖

開發(fā)板設計示意圖

下圖為開發(fā)板的實物圖照片：

Flash內音頻處理

首先，將mp3文件轉換為wav格式。將多個mp3文件導入音頻處理軟件；

選中多個音頻文件后，將文件轉換為單聲道音頻，如下圖：

按如下配置導出為wav文件：

將mp3文件轉換為wav格式同樣可以通過批量處理工具實現(xiàn)。如下圖所示：

通過“WavProcess_boxed.exe”文件可以實現(xiàn)多個wav文件合并，如下圖：

生成wav文件后，可以通過燒錄設備將音頻數(shù)據(jù)燒錄至Flash中。

SD卡內音頻處理

將mp3文件轉換為wav格式的方法同上。生成wav文件后，通過“WavProcess.exe”選擇輸入的wav文件，并在同目錄下生成新的wav文件；

生成后，修改文件名和后綴。受芯片空間限制，文件名不能超過8個字符；且后綴要改成txt格式。例如：“ABCDEFGH.txt”。修改后，放到SD根目錄中。

DAC音頻輸出效果展示

FM33LF0xx的芯片資源介紹

FM33LF0系列是復旦微推出的基于ARM Cortex-M0+內核的32位低功耗MCU芯片，最高主頻72MHz，最大支持64KB FLASH和8KB RAM，集成LCD驅動、LED驅動、帶溫補的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外設接口，支持LQFP 64 / 48 / 32等多種封裝。

FM33LF0系列資源如下圖所示：

FM33LF0xx系列芯片片上資源豐富，具有低功耗和高可靠性的強勁優(yōu)勢，其定制化的資源非常適用于特定的應用需求，目前已經(jīng)在電梯內/外呼板、工業(yè)電源、工業(yè)電機、傳感器、儀器儀表、焊機等行業(yè)大批量應用，歡迎大家選用！