ISD4004-16M – однокристальна система запису/відтворення мови. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Мікроконтролери

 Коментарі до статті

За технологією, запатентованою компанією Information Storage Devices (ISD; з 1998 р. входить до складу фірми Winbond Electronics С), аналоговий сигнал, що надходить на відповідний вхід мікросхеми ChipCorder, може бути збережений у його природній формі безпосередньо у стандартному енергонезалежному СППЗУ (EEPROM) та осередках Flash-пам'яті. Технологія так званого "хибного диференціювання" полягає в тому, що замість зберігання в комірці одного з двох значень - 0 або 1 - зберігається один із 256 рівнів напруги. Це дає істотну перевагу в ємності в порівнянні зі звичайним способом зберігання оцифрованого сигналу. До того ж така технологія запису та зберігання мови не вимагає аналого-цифрового перетворення, що суттєво спрощує схему закінченого пристрою на основі мікросхеми.

Мікросхеми ChipCorder для запису/відтворення мовлення можуть працювати від джерел живлення малої потужності. Це робить їх ідеально придатними для створення легких портативних виробів, у тому числі з батарейним живленням.

Додатково, як загальні риси сімейства, можна назвати режим AutoMute, що забезпечує ослаблення шуму під час пауз, режим автоматичного переходу в стан очікування після завершення циклу запису/відтворення (споживаний струм в режимі очікування 0,5 мА), використання енергонезалежної пам'яті, регульовану тривалість запис, можливість повної адресації через SPI або Microwire інтерфейс.

Мікросхема ISD4004-16M робить вибірку із частотою дискретизації 4 кГц. Мовні вибірки зберігаються безпосередньо в енергонезалежній Flash-пам'яті на чіпі без перетворення на цифрову форму та стиснення, характерних для інших видів запису мовлення. Повідомлення може зберігатися до 100 років (типове значення; випробування проводилися за прискореною методикою розрахункового еквівалента) без подачі електроживлення. Крім того, пристрій може бути перезаписаний понад 100 000 разів. Пряма аналогова пам'ять забезпечує природне звучання голосу, музики і звукових ефектів. Максимальна тривалість запису – 16 хв.

Структурна схема ISD4004-16M зображено на рис. 1. Як видно, до складу мікросхеми входять генератор тактових імпульсів, мікрофонний підсилювач, фільтр захисту від накладання спектрів, багаторівневий масив пам'яті, фільтр, що згладжує, пристрій ослаблення шумів в паузі і вихідний підсилювач 3Ч.

Чотирипровідний (SCLK, MOSI, MISO, SS) послідовний периферійний інтерфейс (Serial Peripheral Interface - SPI) забезпечує керування та адресацію. У системі з мікроконтролером мікросхема працює як периферійний підпорядкований пристрій. Доступ для запису/читання до всіх внутрішніх регістрів здійснюється через інтерфейс SPI. Сигнал переривання (INT) та внутрішній регістр стану використовуються тільки для читання та встановлення зв'язку.

Для мінімізації шумів аналогові та цифрові ланцюги в пристрої підключені до розділених шин живлення, відповідно Ucca і Uccd- Номінальна напруга живлення - 2,85...3,15 В. Висновки загальних проводів ("земель") аналогового (Ussa) та цифрового ( Ussd) частин в ISD4004-16M також виконані окремо. Нижню частину кристала підключено до Uss через опір підкладки. У мініатюрних модифікаціях (безкорпусних) кристал приєднується до області, пов'язаної з Uss. або може залишатися "плаваючим".

Аналоговий вхідний сигнал можна подавати до пристрою або в асиметричному режимі (рис. 2, а) або диференціальному (рис. 2, б). У першому випадку сигнал підводять до аналогового входу+ (ANA IN+), а вхід- (ANA IN-) через розділовий конденсатор з'єднують з шиною загального дроту Ussa- Для високоякісного відтворення подвійна амплітуда вхідного сигналу в цьому режимі не повинна перевищувати 32 мВ, що відповідає подвійний амплітуді 570 мВ на виході. Роздільний конденсатор на вході ANA IN+ разом з повним вхідним опором цього входу, що дорівнює 3 кОм, визначає смугу пропускання за нижчими частотами.

У диференціальному режимі використовують обидва входи (ANA IN+ та ANA IN-). Для отримання оптимальної якості подвійна амплітуда сигналу на кожному вході в цьому випадку не повинна перевищувати 16 мВ. Повний опір входу ANA IN- становить 56 кОм.

З виводу 13 (рис. 1) знімають звуковий сигнал, записаний на згадку ISD4004-16M. З навантаженням цей висновок рекомендується з'єднувати через конденсатор, що розв'язує. Повний опір навантаження має бути не менше 5 кому. У робочому режимі (при включеному живленні) постійна напруга на виведенні AUD OUT дорівнює 1,2 В. При записі вихід AUD OUT через резистор опором приблизно 850 ком з'єднується з внутрішнім джерелом 1,2 відносно аналогової "землі". Навантаження в цьому режимі може бути підключене, але при цьому не повинне знижуватися постійна напруга на виході пристрою.

Висновок SS (Slave Select) служить для вибору керованого пристрою. При подачі цього виведення сигналу з низьким рівнем ISD4004-16M вибирається провідним спільної роботи з микроконтроллером.

MOSI - послідовний вхід, яким здійснюється передача даних з мікроконтролера. Дані в MOSI-рядку встановлюються за півперіоду до приходу фронту синхроімпульсу, що також надходить BISD4004-16M.

Висновок MISO – послідовний вихід із пристрою. Якщо пристрій не вибрано (SS = 1), вихід знаходиться у високоімпедансному стані.

Для прийому синхроімпульсів від мікроконтролера, необхідні синхронізації передачі даних у пристрій (і з нього) через шини MOSI і MISO, служить висновок SCLK. Дані записуються в ISD4004-16M під час дії фронту синхроімпульсу, а при його спаді відбувається зсув інформації до наступного біта.

Сигнал на виводі INT (переривання) знижується і залишається на низькому рівні (лог. 0), якщо відбувається переповнення (OVF) або маркер виявив "Кінець повідомлення" (ЕОМ). Цей висновок є виходом із відкритим стоком. Кожна операція, яка закінчується переповненням або має "Кінець повідомлення", генерує переривання, включаючи команду виклику циклів повідомлення. Наступного разу переривання буде очищено тоді, коли ініціалізовано новий цикл SPI. Стан переривання може читатись командою RINT.

Прапор переповнення OVF вказує, що аналогова пам'ять протягом операції запису чи відтворення досягла кінця, а "Кінець повідомлення" (ЕОМ) встановлюється лише режимі відтворення, коли виявляється сигнал ЕОМ. Існує вісім опцій позиції прапора "Кінець повідомлення" в одному рядку (тобто в ній може бути записано вісім різних повідомлень).

Вихід RAC (синхронізація адресного рядка) також виконаний із відкритим стоком. При записі на нього подається сигнал із періодом 400 мс, коли відбувається вибірка сигналу із частотою 4 кГц. За вказаний період виконується запис лише в один рядок пам'яті (всього таких рядків 2400). Відповідно запис здійснюється протягом 350 мс, коли сигнал RAC має високий рівень. При досягненні кінця рядка сигнал RAC приймає низький рівень на час 50 мс. Циклограма запису одного рядка представлена ​​на рис. 3.

У режимі виклику (див. далі) високий рівень на виводі RAC утримується 218,76 мкс, а низький рівень - 31,26 мкс. Типові значення рівнів синхросигналів RAC наведено в таблиці параметрів змінного струму фірмової документації.

Коли команда запису вперше ініціалізована, на висновку RAC залишається високий рівень протягом додаткового періоду TRACL0. Це потрібно для завантаження вибірки та фіксації внутрішніх систем пристрою. Висновок RAC може використовуватись для керування технікою повідомлення.

Вхід зовнішніх синхроімпульсів має внутрішній узгоджувальний пристрій. Прилади ISD4004-16M сконфігуровані на заводі для внутрішньої вибірки вхідного сигналу на центральній частоті синхронізації з відхиленням ±1 % від зазначеної в технічних характеристиках. Частота в межах допуску підтримується за будь-якого значення в межах розширеної промислової температури, а також в інтервалі робочих напруг, як визначено у відповідній таблиці параметрів змінного струму. Працюючи в індустріальному інтервалі температур рекомендується регульоване електроживлення.

Якщо потрібна висока точність, то для вибірки з частотою 4 кГц пристрій через висновок XCLK необхідно подавати синхроімпульси з частотою слідування 512 кГц. Для нормальної роботи вбудованих фільтрів, що згладжують, на фіксованій частоті тактова частота повинна бути досить стабільною. Добре синхроімпульсів не критична, оскільки їх частота відразу ж ділиться на 2. Якщо ж вхід XCLK не використовується, висновок 26 повинен бути з'єднаний із загальним проводом.

Висновок AM САР використовується управління автоматичним шумопонижением. Останнє зменшує рівень сигналу на 6 дБ, якщо він стає нижчим за встановлений поріг (при великих сигналах шумопониження не включається).

Для нормальної роботи системи шумопониження виведення AM САР з'єднують із загальним дротом через конденсатор місткістю 1 мкФ. Цей конденсатор стає елементом внутрішнього пікового датчика, який реагує на амплітуду (пікове значення) сигналу. Піковий рівень порівнюється зі встановленим порогом, щоб визначити початок включення шумопониження. Конденсатор також впливає швидкість, з якою шумопонижение змінюється за часом атаки залежно від амплітуди сигналу. При з'єднанні виведення AM САР із шиною Ucca шумопониження вимикається.

Як зазначалося, ISD4004-16M використовує послідовний інтерфейс SPI. Протокол передачі припускає, що зсувні регістри мікроконтролера синхронізовані по спаду сигналу SCLK. У ISD4004-16M дані фіксуються на виведенні MOSI по фронту синхроімпульсу. Отримання даних із виведення MISO відбувається за спадом синхроімпульсу.

1. Всі послідовні передачі починаються по спаду сигналу на виведенні SS.

2. Низький рівень на цьому висновку підтримується протягом усього послідовного зв'язку та переходить на високий рівень між командами.

3. Вхідні дані фіксуються по фронту синхроімпульсу, а вихідні – за спадом.

4. Відтворення та запис виконуються при низькому рівні на виведенні SS при подачі відповідного коду операції та адреси пристрою ISD4004-16M.

5. Коди операцій та поля адреси представлені вісьмома службовими та 16 адресними розрядами.

6. Кожна операція, що закінчується сигналом "Кінець повідомлення" (ЕОМ) або "Переповнення", генерує переривання, включаючи команду "Виклик циклу повідомлення". Переривання очищається наступного разу запровадженням нового циклу SPI.

7. Оскільки дані переривання зсуваються без збереження розрядів, що висуваються в MISO, одночасно зсуваються дані управління і адреси на виведенні MOSI. Рекомендується бути обережним, оскільки зрушені дані можуть бути сумісними з поточною системною операцією. Можливе читання даних переривання і запуск нової операції в межах того самого циклу SPI.

8. Операція починається зі встановленого біта "Прогін" (RUN) і закінчується його скиданням.

9. Усі операції починаються фронтом сигналу на виведення SS.

Команда "Виклик повідомлення", яка дозволяє користувачеві "перескакувати" через повідомлення, якщо невідоме фактичне місцезнаходження цікавого, використовується при відтворенні. У цьому режимі швидкість проходу в 1600 разів більша, ніж у звичайному режимі відтворення. Зупинка відбувається тоді, коли маркер вказує "Кінець повідомлення". Після цього внутрішній лічильник адреси вкаже наступне повідомлення. Якщо використовується команда "Виклик повідомлення" (МС), необхідно виконати наведену нижче процедуру, в іншому випадку виклик може бути не точним.

Процедура правильного виклику повідомлень полягає в наступному. Перед виконанням або встановленням команди "Виклик повідомлення" (відповідно МС або SETMC) у пристрій має бути надіслана одна "холостий" (фіктивна) команда Stop. Така команда складається з набору службових біт: "Прогін" = 0, "Відтворення/Запис" = 0, PU ("Увімкнення живлення") = 1, IAB ("Пропуск адреси") = 1, МС ("Виклик повідомлення") = 0. Іншими словами, шістнадцяткове число 30 використовується у пристрої як команда. Після введення команди "фіктивний" Stop можуть виконуватись одна або більше команд MC або SETMC. Необхідності повторення команди "холостий" Stop до закінчення наступної операції відтворення немає. Операційні коди представлені у табл. 1.

Послідовність живлення. ISD4004-16M готова до роботи через TPUD (типове значення при частоті дискретизації 4 кГц - приблизно 50 мс). Необхідно зачекати на цей час перед видачею операційної команди. Наприклад, для відтворення з адреси 00 слід використовувати наступний цикл програми:

1. Посилається команда POWERUP на увімкнення живлення.

2. Пауза на час TPUD (затримка живлення).

3. Подається команда SETPLAY із адресою 00.

4. Надсилається команда PLAY

В результаті пристрій починає відтворення з адреси 00 і коли настає "Кінець повідомлення", генерує переривання. Після цього відтворення припиняється.

Цикл для здійснення режиму запису:

1. Надсилається команда POWERUP.

2. Пауза на час TPUD (затримка живлення).

3. Подається команда POWERUP.

4. Надсилається команда SETREC з адресою 00.

5. Надсилається команда REC.

Пристрій починає записувати повідомлення з адреси 00 і коли настає переповнення (кінець масиву пам'яті), генерує переривання, після чого запис припиняється.

Спрощена структурна схема порту SPI з описом і зазначенням пов'язаних з ним розрядів, що управляють, представлена ​​на рис. 4, а і б.

Регістр керування SPI забезпечує керування такими функціями пристрою, як відтворення, запис, виклик повідомлення, увімкнення та вимкнення живлення, початок та зупинка операцій, пропуск адреси. У табл. 2 представлені значення у розрядах регістра управління SPI та відповідні їм функції.

Тимчасові діаграми роботи мікросхеми ISD4004-16M при подачі керуючих команд (8 розрядів) та адреси (16 розрядів) форматом 24 розряду зображені на рис. 5.

(Натисніть для збільшення)

Діаграми на рис. 6 ілюструють цикл запису/відтворення та зупинки.

(Натисніть для збільшення)

Усі тимчасові показники можна знайти у вже згадуваній таблиці параметрів змінного струму.

На рис. 7 показана схема можливого варіанту підключення мікросхеми ISD4004-16M до поширеного мікроконтролера PIC16C62A та інтегрального підсилювача потужності 3Ч LM4860M.

(Натисніть для збільшення)

При розробці пристроїв з використанням ISD4004-16M слід пам'ятати, що для надійної та безвідмовної роботи її слід живити стабілізованою напругою, що не виходить за межі 2,85...3,15 В. у безпосередній близькості від джерела живлення.

Виведення аналогової "землі" USSA має бути пов'язане із загальним проводом джерела живлення лінією з максимально низьким повним опором, а цифрова "земля" USSD - окремою шиною з низьким імпедансом. Шини, що з'єднують аналоговий та цифровий входи із загальним проводом джерела живлення, повинні бути достатньо великого перерізу, щоб гарантувати мінімальне падіння напруги на них. У цьому різниця повного опору шин має перевищувати 3 Ом.

Автор: А.Шитиков

Дивіться інші статті розділу Мікроконтролери.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву Ноутбук Toshiba Satellite P50t із Ultra HD-дисплеєм 31.03.2014 Компанія Toshiba Corporation повідомила про випуск свого першого ноутбука, обладнаного 15,6-дюймовим мультисенсорним дисплеєм з Ultra HD-роздільною здатністю 3840 x 2160 пікселів і світлодіодним підсвічуванням, а саме моделі Satellite P50t. До речі, як опція пропонується і модифікація з Full HD-роздільною здатністю 1920 х 1080 пікселів. До речі, вперше цей ноутбук демонструвався ще на виставці CES 2014 року. Дебютант укладений у сріблястий корпус із габаритами 377,5 x 244 x 27,9 мм та важить 2,2 кг. Новинка побудована на чотириядерному процесорі Intel Core i7 покоління Haswell та керується операційною системою Windows 8.1. У ролі графічного адаптера виступає AMD Radeon R9 M265X із 2048 Мбайт пам'яті GDDR5. Об'єм оперативної пам'яті DDR3L із частотою 1600 МГц може досягати 16 Гбайт. Для зберігання даних передбачений жорсткий диск місткістю 1 Тбайт, шпиндель якого обертається зі швидкістю 5400 оборотів в хвилину. За виведення якісного звуку відповідає аудіопідсистема з двома вмонтованими динаміками Harman Kardon та підтримкою таких технологій, як Slip Stream та DTS Sound. З інших технічних характеристик пристрою варто відзначити наявність оптичного приводу Blu-ray, інтегрованої HD-камери, мережної карти Gigabit Ethernet, адаптера бездротових мереж Wi-Fi, модуля Bluetooth 4.0, слота для SD/SDHC-карток, виходу HDMI, чотирьох портів USB 3.0 (одного з функцією швидкого заряджання Sleep-and-Charge), а також гнізд для підключення навушників і зовнішнього мікрофона. Час автономної роботи – 5 годин.

Інші цікаві новини:

▪ Оцінка зростання людини за 2000 років

▪ Мобільний телефон LG U880

▪ Єдиний зарядний пристрій для мобільних телефонів ЄС

▪ Екологічна упаковка з томатного бадилля

▪ Міцний та легкий метал з наночастинками карбіду кремнію

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Початківцю радіоаматору. Добірка статей

▪ стаття Підкласти свиню. Крилатий вислів

▪ стаття Чи можна врятуватися від пограбування перед банкоматом, ввівши пін-код задом наперед? Детальна відповідь

▪ стаття Гагея жовта. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Захисне заземлення, (занулення). Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Карта прибивається до стіни. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

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

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024