基于复旦微FM33LF016的电梯报站器语音输出方案

 

 

    在现代建筑及交通系统中，电梯已成为不可或缺的运输设施。为了提升电梯乘客的用户体验，电梯通过内置语音报站功能，将当前抵达楼层信息清楚地传递给每位乘客，以提醒乘客准确的上下楼层。
 

 

    语音播报功能两种常见的音频输出技术分别为PWM(Pulse Width Modulation, 脉冲宽度调制)和DAC(Digital to Analog Converter, 数字-模拟转换器)，其中，DAC技术是通过数字-模拟转换功能将数字音频信号转换为模拟信号，其输出的音频与PWM输出技术相比具有更好的音质和更低的失真度。无论在嘈杂的商业中心，还是在静谧的医院环境，DAC都能保证报站声音的清晰度和可辨识度，让每一位乘客都能准确获取到站信息。

 

方案特色
 

 

    复旦微基于FM33LF016推出了一套DAC音频输出方案。该方案通过SPI接口从Flash中读取数字音频信号数据（wav格式），并通过DMA将数据传递给片内集成的DAC模块，实现将数字音频信号转换为模拟信号。

    此外，片上集成了OPA，可以增强驱动能力，配合DAC通过功放实现音频输出。相较于传统的通过外挂语音芯片实现音频输出的方案，本方案整体BOM成本具有显著成本优势，并可提供整套音频输出解决方案供客户使用。

 

基于FM33LF016的DAC语音输出方案框图

 

    除了从Flash中读取信号，本方案同样支持从外挂SD卡中读取信号以及音频处理，并且外挂SD卡支持FATFS文件系统。

 

    本方案具备以下功能：

（1）芯片内置1个10位电压输出型DAC，用于语音输出；

（2）芯片内置2个OPA，可配置为Buffer模式，配合DAC输出；

（3）支持外挂SD卡挂载FATFS文件管理系统；

（4）支持片上或外挂FLASH内音频文件编辑及烧录；

（5）音频文件批量处理（mp3转wav）；

（6）音频文件断点续传，可在背景音播放时插播其他音频；

方案原理图
 

开发板设计示意图

    下图为开发板的实物图照片：

 

Flash内音频处理

 

    首先，将mp3文件转换为wav格式。将多个mp3文件导入音频处理软件；

 

 

    选中多个音频文件后，将文件转换为单声道音频，如下图：

 

 

    按如下配置导出为wav文件：

 

 

    将mp3文件转换为wav格式同样可以通过批量处理工具实现。如下图所示：

 

 

    通过“WavProcess_boxed.exe”文件可以实现多个wav文件合并，如下图：

 

    生成wav文件后，可以通过烧录设备将音频数据烧录至Flash中。

 

SD卡内音频处理    
 

    将mp3文件转换为wav格式的方法同上。生成wav文件后，通过“WavProcess.exe”选择输入的wav文件，并在同目录下生成新的wav文件；

 

    生成后，修改文件名和后缀。受芯片空间限制，文件名不能超过8个字符；且后缀要改成txt格式。例如：“ABCDEFGH.txt”。修改后，放到SD根目录中。

 

DAC音频输出效果展示   

 

FM33LF0xx的芯片资源介绍

    FM33LF0系列是复旦微推出的基于ARM Cortex-M0+内核的32位低功耗MCU芯片，最高主频72MHz，最大支持64KB FLASH和8KB RAM，集成LCD驱动、LED驱动、带温补的RTC、ADC、DAC、OPA、COMP、AES、UART、LPUART、I2C-SMBus、SPI、CAN、SENT等通用外设接口，支持LQFP 64 / 48 / 32等多种封装。

 

    FM33LF0系列资源如下图所示：

 

      

    FM33LF0xx系列芯片片上资源丰富，具有低功耗和高可靠性的强劲优势，其定制化的资源非常适用于特定的应用需求，目前已经在电梯内/外呼板、工业电源、工业电机、传感器、仪器仪表、焊机等行业大批量应用，欢迎大家选用！