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TC8831F系列芯片的语音复读机的改进方案

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:提出了一种对基于TC8831F系列芯片的数字语音复读机进行改进的方案。该方案能够以很低的软硬件代价,将复读机的语音记录时间延长到原来的4倍,或者在不缩短语音记录时间的情况下大大降低复读机的制造成本,非常值得在使用此系列芯片的语音产品中推广应用。
  关键词:专用语音芯片语音复读机DRAM存储器容量扩展
  
  TC8831F系列芯片是东芝公司生产的一款低成本高性能的数字语音录放专用集成电路。TC8831F芯片是一块数模混合的大规模集成电路,其结构框图如图1所示。内部集成了构成典型数字语音录放系统所需要的大部分功能电路,包括两级可选用的总增益达46dB的话筒信号放大器,A/D、D/A、ADPCM压缩及解压缩电路(支持的比特率为32/22/16/11kbps可选)?熏输出语音带通滤波器、外接DRAM接口电路?熏MCU控制单元接口电路。使用该芯片,只需外接DRAM、MCU和输出端的音频功放电路等少量电路就可实现一个典型的录放音系统。该芯片具有功能齐全、应用电路结构简单、操作控制方便、功耗低以及使用廉价的DRAM作为语音存储介质等优点,因此成本低廉,被广泛应用于对成本非常敏感的一些海量生产的民用产品中,如语音复读机、电话答录机、留言系统等。
  
  TC8831F芯片的DRAM接口最多可以支持4片4M×1bit的DRAM(或者烧录好的ROM)作为语音存储介质。在高质量的32kbps采样速率下,能够记录语音大约512s,熏所以市场上的这类语音复读机的录音时间大部分都是500s上下。为了降低成本,延长语音记录时间,增强产品在市场上的竞争力,应厂家要求,我们对基于TC8831F的复读机的电路作了改进,以极小的硬件代价和很小的控制软件修改量,成功地将TC8831F外接DRAM的接口能力从4片4M×1bit扩展到4片16M×1bit(DRAM选用日立公司的HM5116100)。
  
  1硬件修改工作
  
  TC8831F外接4片4M×1bitDRAM时的电路连接如图2所示。4M×1bitDRAM的地址总线有22位,分为高位地址即行地址(Rowaddress)和低位地址即列地址(Columnaddress),两者通过分时复用,共用11根引脚A0~A10,每片DRAM的寻址范围为000000H~3FFFFFH,各片DRAM通过不同的CAS信号线来区别(见图3)。在TC8831F内部,4片DRAM联合寻址,因此寻址范围是000000H~FFFFFFH。相邻存储器芯片之间,系统自动切换,无需用户干预。针对不同的系统读写速度要求,DRAM有多种不同的读写模式和存储单元的数据刷新方式。在本系统中,由于所需要的数据速率非常低,所以读写模式是最简单的普通读写模式,也就是读写每一位数据之前发送完整的地址信号,包括行地址和列地址,然后进行读写;而刷新模式采用cas-before-ras方式,并将刷新脉冲穿插到读写时序中间。图3示出了TC8831F的DRAM接口的刷新、写数据和读数据的控制线时序图(数据时序略)。
  
  将TC8831F外接和DRAM从4片4M×1bit扩展到4片16M×1bit之后,存储器的寻址空间增加到原来的4倍,因此DRAM的地址将增加两位,也就是说增加了一根地址引脚。4片16M×1bit的DRAM除了A11引脚外,其它引脚的连接和图2所示的4片4M×1bit的连接完全相同。对于A11引脚,需设计适当的逻辑控制电路以生成所需的时分控制信号,用以模拟该地址线的寻址控制信号。经过分析,采用MAXplusII仿真以及实际电路验证,A11引脚的控制信号可以通过图4所示的简单电路扩展得到。16M×1bit的DRAM的地址线有12根,对应着24位的地址ad0~ad23,按照DRAM的地址线分时复用的原则,ad12~ad23是高位地址线(行地址),ad0~ad11是低位地址线(列地址)。但由于TC8831F在读写DRAM单元时使用普通的读写模式(区别于快速读写模式),读写每一位数据之前都发送完整的地址信号,即先输出行地址,然后输出列地址,这样就为用简单的逻辑电路实现存储器寻址范围的扩展提供了可能。
  
  扩展地址线仿真波形如图5所示。XIN、/RAS、/CAS分别是该芯片的时钟源、DRAM行选通信号、DRAM列选通信号,PAGE0、PAGE1是由MCU输出的页面选择信号。在“PAGE1、PAGE0”分别为“00”、“01”、“10”、“11”时,A11引脚的控制信号在/RAS、/CAS的下降沿到来之前有效地建立了复用的地址信号00、01、10、11,这个信号就是访问不同的空间所需要的地址信号。扩展之后,

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