\
М И К Р О К О Н Т Р О Л Л Е Р Ы
t
Предлагаем Вашему вниманию устройство записи, хранения и воспроизведения речи, построенное на совре-
менной элементной базе. Печатается с разрешения Российского представительства INELTEK GmbH, www.ineltek.ru
т7Ш1р©!1|<гтв© ш ш кэ ш и з э д ,
И С П О Л Ь З У Ю
Щ
Е Е Т Е Х Н О Л О Г И Ю
A V R
Н Е П О С Л Е Д О В А Т Е Л Ь Н У Ю
П А М Я Т Ь D A T A F L A S H
Введение
Данная статья представляет со-
бой руководство, объясняющее как
записывать, хранить и воспроизво-
дить звук, используя любой микро-
контроллер AVR с АЦП, память
AT45DB161 DataFlash и несколько
внешних компонентов.
Техническое руководство подробно
описывает использование: АЦП для
записи звука, последовательного пери-
ферийного интерфейса (SPI) для дос-
тупа к внешней памяти DataFlash и
широтно-импульсной
модуляции
(ШИМ) для воспроизведения. Типичны-
ми устройствами, в которых могут ис-
пользоваться эти блоки, являются: ре-
гистратор температуры, телефонный
автоответчик или цифровой диктофон.
AT45DB161 DataFlash является 2,7В
флэш-памятью с последователь-ным
интерфейсом. 16 Мбит памяти органи-
зованы в виде 4096 страниц по 528 байт
каждая. В дополнение к своей основ-
ной памяти DataFlash имеет 2 буфера
данных SRAM по 528 байт каждый. Бу-
феры
позволяют
записывать
в
DataFlash непрерывный поток данных.
AT45DB161 использует последова-
тельный интерфейс SPI для последо-
вательного доступа к данным. Этот ин-
терфейс облегчает подключение аппа-
ратных средств, повышает надежность
системы, уменьшает помехи переклю-
чения, а также позволяет уменьшить
габаритные размеры и количество за-
действованных
выводов
ИМС.
DataFlash обычно примвняется для
хра^ния изображений, данных и
оцифрованных голосовых сообщений.
DataFlash работает на тактовой часто-
те SPI до 13 МГц с типовым рассеяни-
ем тока во время чтения 4 мА. Для опе-
раций чтения и записи DataFlash ра-
ботает от однополярного источника пи-
тания (от 2,7 В до 3,6 В).
Последовательный интерфейс
DataFlash совместим с нулевым и
третьим режимами последователь-
ного периферийного интерфейса
(SPI),
таким
образом,
память
DataFlash может быть легко подклю-
чена к AVR микроконтроллеру.
В этом примере AVR AT90S8535
используется для съема выборок
аналогового сигнала с микрофона и
их последующей оцифровки. Встро-
енный SPI управляет передачей дан-
ных в/из DataFlash. Функция ШИМ ис-
пользуется для воспроизведения. Из-
за очень маленького размера про-
граммы (<550 байт), проект помес-
тится в AT90S2333 (28-выводная мик-
росхема с 2К флэш-памяти).
Принцип действия
Перед сохранением аналогового
сигнала речи в DataFlash, он должен
быть оцифрован. Это делается за не-
сколько шагов.
Во-первых, аналоговый сигнал
(рис. 1)
преобразуется в сигнал разде-
ленный по времени, посредством пери-
одической выборки
(рис. 2).
Временной
интервал между двумя выборками на-
зывается “периодом выборки”, а его
обратная величина называется “часто-
той дискретизации". Согласно теореме
о дискретном представлении (теорема
Шеннона-Котельникова), частота дис-
кретизации должна быть, по крайней
мере, в два раза меньше частоты сиг-
нала. В противном случае периоди-
X(t)
Рис. 2.
Временная дискретизация
сигнала
Основные характеристики
• Цифровое устройство записи
голоса
• 8-битовая запись звука
• Частота дискретизации 8 кГц
• Частота звука до 4 кГц
• Максимальное время записи -
4 1/4 минуты
• Очень маленькие габаритные
размеры
• 550 байтов кода
ческое продолжение сигнала в частот-
ной области приведет к спектрально-
му перекрытию, называемому "нало-
жением спектров”. Такой сигнал с на-
ложением спектра не может быть од-
нозначно восстановлен из выборки.
Основную информацию речевого
сигнала несут частоты до 3000 Гц.
Поэтому для ограничения полосы (ча-
стот) сигнала может быть использо-
ван фильтр нижних частот.
Для идеального фильтра нижних
частот с частотой отсечки 3000 Гц, ча-
стота выборки должна быть 6000 Гц.
В зависимости от фильтра меняется
его крутизна. Особенно важно выб-
рать наибольшую частоту дискретиза-
ции для фильтра первого порядка, та-
кого как ЧС-фильтр, используемый в
этом примере. Верхний предел огра-
ничивается возможностями АЦП.
“Квантованием” называется опре-
деление цифровых значений, соответ-
ствующих аналоговым выборкам, взя-
тым на частоте дискретизации. Анало-
говый сигнал квантуется путем припи-
сывания аналоговой величине ближай-
шего “допустимого” цифрового значе-
ния
(рис. 3).
Количество цифровых зна-
чений называется “разрешением” и все-
гда ограничивается. Например, 256 зна-
чений для
8
-битного цифрового сигна-
ла или
10
значений в этом примере.
Поэтому квантование аналоговых сиг-
налов всегда приводит к потере инфор-
мации. Эта “ошибка квантования” об-
ратно пропорциональна разрешению
цифрового сигнала. Она также обрат-
но пропорциональна “динамическому
диапазону” сигнала, т.е. интервалу меж-
ду минимальным и максимальным зна-
------------------------------1
зз
Радиолюбитель - 10/2004 |
предыдущая страница 32 Радиолюбитель 2004-10 читать онлайн следующая страница 34 Радиолюбитель 2004-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст