一款语音导览系统的应用设计

相对独立的功能模块，其输出可通过中断状态信息和串口与外部连接。因此，系统利用STM32F103RBT6 的SPI2接口实现与RFID读卡器接口之间的数据通信，从而自动获得景点位置信息，以控制选择对应景点导览语音的播放。读卡器中断状态直接与STM32F103 的PD口I/O引脚连接;SPI2接口电路形式同图3类似。

3 主要功能软件设计

3.1 软件初始化

3.1.1 外设时钟的使能

本设计中涉及的外设时钟可以通过APB2 外设时钟使能寄存器来使能。当外设时钟没有启用时，软件无法读出外设寄存器的值，返回的数值始终为0.设计中用到的PA 口、PB 口、PD 口的时钟分别通过APB2ENR寄存器的第2、3、5 位来设置，SPI1 的时钟通过APB2ENR的第12位来设置。

3.1.2 I/O口的初始化

本设计涉及的I/O 口包括：用于控制片选扩展的PA.3、PB.0口，需设置成开端输出模式;用于实现按键控制的PA.15(录音键)、PA.0(强制停止键)等需设置为上拉输入模式;用于实现SPI通信的PA.5、PA.6、PA.7 口，它们分别对应SPI1的SCK、MISO、MOSI口，应由软件设置这三个口为复用I/O口即第二功能;用于检测放音结束时语音芯片INT端低电平输出的PA.8和PD.2设置为上拉输入模式。

3.1.3 外部中断的初始化

外部中断初始化中主要完成的工作是设置I/O口与中断线的对应关系、开启与该I/O口对应的线上中断/事件以及设置中断的触发条件、配置中断分组并使能中断。本设计中，将强制停止键连接到的PA.0 口对应的中断触发条件设置为上升沿触发，对应的中断优先级最高;其余按键连接的I/O口对应的中断触发条件都设置为下降沿触发。把所有的中断都分配到第二组，把所有按键的次优先级设置成一样，而抢占优先级不同。其中，几个放音键连接的I/O口对应的中断共用一个中断服务程序，也就是多个中断线上的中断共用一个中断服务函数，在该中断服务程序里先对进入中断的信号进行区分(通过中断输入I/O口上的电平判断)，再分别处理。

3.1.4 SPI模块的初始化

本设计中，通过对CR1寄存器的设置，将SPI1模块设置成全双工模式、软件NSS管理、主机模式、8 b MSB数据格式，并且把SPI1的波特率设置成了最低(281.25 kHz,为系统时钟的256分频)，其中最重要的是SPI模块输出串行同步时钟极性和相位的配置，SPI主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致[7].最后，发送0xff启动传输。

根据ISD4004 不同相位下的SPI 总线传输时序和SPI操作时序关系[3?4],要想实现STM32和ISD4004之间的SPI通信，须将其控制位CPHA和CPOL都设置为[4]1.

3.2 SPI控制功能软件实现

3.2.1 SPI1读写字节函数

在读数据时，接收到的数据被存放在一个内部的接收缓冲器中;在写数据时，在被发送之前，数据将首先被存放在一个内部的发送缓冲器中。对SPI_DR寄存器的读操作，将返回接收缓冲器的内容;写入SPI_DR寄存器的数据将被写入发送缓冲器中。

SPI_SR是16位状态寄存器，它的最低位为RXNE,该位为0则接收缓冲为空，为1则接收缓冲非空;SPI_SR的次低位为TXE,该位为0说明发送缓冲非空，为1则发送缓冲为空。不断地查询发送/接收缓冲区是否为空，进而实现数据的有序发送和接收。

3.2.2 发送指令函数

首先，语音芯片ISD4004有如下操作规则[4]:

(1)串行外设接口，SPI协议设定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK下降沿动作，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。

(2)上电顺序，器件延时TPUD(8 kHz采样时，约为25 ms)后才能开始操作。因此，用户发完上电指令后，必须等待TPUD,才能发出下一条操作指令。例如，从00处放音，应遵循如下时序：

① 发POWER UP命令;

② 等待TPUD(上电延时);

③ 发地址值为00的SET PLAY命令;

④ 发PLAY命令。

器件会从00地址开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音。

如果从00处录音，则按以下时序：

① 发POWER UP指令;

② 等待TPUD(上电延时);

③ 发POWER UP命令;

④ 等待2倍TPUD;

⑤ 发地址值为00的SET REC命令;

⑥ 发REC命令。

器件便从00地址开始录音，一直到出现OVF(存储器末尾)时，录音停止。

3.3 中断服务程序

录音中断服务程序流程如图5 所示。它实现的功能是在一次长按录音键时，将一个景点的语音信息录入ISD4004中以预先设定的起始地址存储空间中，松开录音键后，本景点语音内容录音停止。每个景点的导览语音存储的位置，以其起始地址为标示。起始地址的安排根据每段语音的长度决定。每个景点语音录音时需保持录音按键锁下不松开，直至本段景点语音录音结束。

景点语音播放中断服务程序流程如图6 所示。系统在获得RFID读卡器的中断申请之后，根据读卡器接口协议[8],MCU经SPI2接口接收到读卡