基于CPLD和VS1011E解码器的电梯语音系统设计

　　3.2微控制器STC89C58RD+C

　　STC89C58RD+C是新一代51增强型高性能单片机，具有加密性强、超强抗干扰、超低功耗、在系统可编程、可供应内部集成MAX810专用复位电路等特点。

　　STC89C58RD+C采用MCS51内核，与AT89S52引脚兼容。需要注意的是，D型内部集成复位电路，复位引脚直接接地。拥有32 KB的Flash和16 KB的EEPROM，内含1 280字节SRAM存储空间。因此，STC89C58RD+C能满足系统控制要求。

　　D0～D7与CPLD通信，实现数据传输和命令控制，8个端口需要上拉电阻，阻值为10 kΩ，上拉电阻需要3.3 V电源供电，与CPLD电源匹配。DREQ1(P3.2)与CPLD连接，用来读取MP3解码器的忙状态。READY(P2.3)与CPLD连接，判断Flash是否准备好。WR、RD和ALE连接至CPLD，实现对Flash的读写选择和时序控制。

　　3.3 CPLD电路

　　CPLD是微控制器、Flash和MP3之间的中介，负责逻辑控制和数据传递。CPLD电路采用Xilinx公司的XC9572-VQ64。XC9572-VQ64具有72个宏单元、1 600个可用门电路、52个I／O端口，具有低至2.5 V供电电源，可在线编程等特性。J1用于ISP下载。晶体振荡器采用40 MHz。

　　3.4 MP3解码器VS1011E及电路设计

　　VS1011E音频解码器为VS10xx系列的第三代产品，是单片MP3／WMA／MIDI解码和ADPCM编码器。它内部集成有高性能、低功耗的DSP处理核(VSDSP)，5.5 KB片内RAM可供用户存储代码和数据，串行SPI总线接口，双声道高质量的采样频率可调的16位DAC。VSl011E工作在12.288 MHz～14 MHz或者24.576 MHz～28 MHz时钟范围，能对MPEG12 Laver1、2、3以及MPEG2.5 Layer3格式、WAV格式和PCM格式文件进行解码。

　　VS1011E的工作流程如图3所示。VS1011E的工作流程为：首先MP3或者WAV格式音频文件通过SDI总线进入芯片内部，并解码。解码后，如果SCL_AIADDR!=0，将会执行应用区代码，代码地址由相应的地址寄存器提供。然后，按照SCL_BASS寄存器(SB_AMPLITUDE位和ST_AMPLITUDE位)的设置，数据可能会被送到低音和高音优化器进行音效处理。此后，数据通过音量控制单元，同时备份到音频FIFO中。音频FIFO保持数据，并作为采样率转换器和DAC的输入。采样率转换器将所有不同采样率转换成CLKI／512，输送给DAC。DAC按位依次产生立体声模拟信号，这些信号紧接着送到耳机功率放大器中。

　　由于本系统为电梯系统，推动大功率扬声器发声，需要外置功放。功放采用的是CD4752CZ，该功放具有较大的电压范围和抗干扰能力，适合电压波动大、外界干扰强的电梯工作环境。

　　3.5 Flash存储器

　　采用Samsung公司的NAND Flash K9F5608作为存储器。K9F5608拥有32 MB的空间，完全满足电梯语音系统的要求。

　　NAND Flash以块(block)和页(page)为存储单元。K9F5608包括2 048块，每一块又包括32页，一页大小为528字节，依次分为2个256字节的数据区，最后是16字节的备用空间。

　　K9F5608的读、写和擦除操作均由命令完成。读／写操作是以页为单位进行。擦除操作是以块为单位，不能字节擦除，而且在每次改写操作之前需要先擦除一整块；每一块的擦除次数有限，为10万次左右，数据保存时间超过10年。典型的读操作时间为50 ns／字，写操作时间为200 μs／页，擦除操作时间为2 ms／块。