xfs5152ce语音合成芯片用户开发指南v1 2

1、合肥讯飞数码科技安徽省合肥市望江西路 666 号 国家科技创新型试点市示范区科大讯飞语音产业基地182569233660551-65331837XFS5152CE 语音合成芯片 用户开发指南 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南版本历史声明本用户开发指南由合肥讯飞数码科技版权所有，未经许可，任何单位和个人都不得以电子的、机械的、磁性的、光学的、化学的、手工的等形式复制、传播、转录和保存该出版物， 或翻译成其他语言版本。一经发现，将追究其法律责任。 讯飞数码保证本开发指南提供信息的准确性和可靠性，但并不对文本中可能出现的文字错误

2、或疏漏负责。讯飞数码保留更改本开发指南的权利，如有修改，恕不相告。请在订购时联系我们以获得产品最新信息。对任何用户使用我们产品时第三方版权或其他权利的行为讯飞数码概不负责。另外，在讯飞数码未明确表示产品有该项用途时，对于产品使用在或损毁而造成的损失概不负责。 条件下导致一些失灵 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 I 页 版 本 日 期 修改记录 V0.12013-4-15初稿 V0.22013-4-23修订电路参考图等细节 V0.32013-4-24增加 12.1 节文本标记使用的详细方法说明，修订管脚定义等细节。 V1.02013-5-6正式发布

3、版本 V1.12013-5-13修订 5 章表格中管脚定义标识，修订 表格、8.4.3 章节、8.4.4 章节、13.2 章节的相关内容。 V1.22013-5-14修订文中提示音、识别命令词定制的相关说明。 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南目录1概述. - 1 -2主要应用领域. - 1 -3订货信息. - 1 -4功能描述. - 2 -5引脚定义. - 3 -6通讯接口介绍. - 5 -6.1UART 通讯模式. - 5 -.26.1.3硬件连接. - 5 -通讯传输字节格式. - 5 -波特率配置方法. - 6 -6.2I2C 通讯模式. -

4、6 -.2硬件连接. - 6 -通讯传输字节格式. - 7 -6.3SPI 通讯模式. - 7 -.2硬件连接. - 7 -通讯传输字节格式. - 8 -7芯片控制方式. - 9 -7.17.2控制命令. - 9 -芯片回传. - 9 -8通讯协议. - 11 -8.1查询和控制模式命令. - 11 -.28.1.3状态查询命令. - 11 -进入省电模式命令. - 11 -唤醒命令 . - 11 -8.2语音合成功能支持的控制命令. - 12 -...8.2.6.

5、3语音合成命令. - 13 -停止合成命令. - 14 -暂停合成命令. - 14 -恢复合成命令. - 14 -芯片状态回传. - 15 -语音合成功能使用方法. - 15 -简单调用方式 .- 15 -标准调用方式 .- 15 -查询芯片工作状态的方法.- 16 -8.3文本缓存功能支持的控制命令. - 16 -8.3.1命令帧定义. - 16 - Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 II 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南...2发送缓存文本命令. - 17 -播放缓存文本命令.

6、- 17 -发送及播放缓存文本的举例. - 18 -发送缓存文本命令.- 18 -文本缓存播放命令.- 19 -8.4语音编解码功能支持的控制命令. - 19 -...68.4.7命令帧定义. - 19 -开始语音编码的命令. - 20 -开始语音解码的命令. - 20 -发送数据到芯片进行解码. - 22 -停止语音编解码的命令. - 22 -编解码相关的状态回传. - 22 -编解码延迟时间参数. - 23 -8.5语音识别功能支持的控制命令. - 23 -..3命令帧定义. - 23 -启动语音识别命令

7、. - 23 -停止语音识别命令. - 24 -芯片语音识别结果回传. - 24 -9语音芯片系统结构图. - 25 -10 参考电路. - 26 -10.410.510.610.7典型应用电路. - 26 -电源模块参考电路. - 26 -晶振电路. - 27 -复位电路. - 27 -与上位机通讯的电路连接. - 27 -录音模块电路. - 28 -音频输出功放电路. - 28 -.210.7.3TPA3123D2. - 29 -TPA3110D1 . - 29 -TPA2005D1. - 29 -11示例程序. - 31 -11.111.2发送

8、语音合成文本的示例程序. - 31 -语音编解码的示例程序. - 32 -12 文本控制标记. - 37 -文本控制标记的使用方法. - 37 -文本控制标记列表. - 37 -使用示例. - 39 -.2f?标记的使用. - 39 -g? 标记的使用. - 39 - Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 III 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南12.3.312.3.412.3.512.3.612.3.712.3.812.3.912.3.1012.3.1112.3.1212.3.1312.3.

9、1412.3.1512.3.1612.3.17h? 标记的使用. - 39 -i?标记的使用. - 39 -m?标记的使用. - 40 -n?标记的使用. - 40 -o?标记的使用. - 40 -p?标记的使用. - 40 -r?标记的使用. - 41 -s?标记的使用. - 41 -t?标记的使用. - 41 -v?标记的使用. - 41 -x?标记的使用. - 42 -y?标记的使用. - 42 -z?标记的使用. - 42 -=?标记的使用. - 42 -d标记的使用. - 42 -13提示音. - 44 -13.1芯片集成提示音. - 44 -.213.1.3信息

10、提示音列表. - 44 -铃声提示音列表. - 44 -警报提示音列表. - 44 -13.2提示音定制功能. - 45 -14 语音识别命令词. - 46 -14.1命令词列表. - 46 -14.2命令词定制说明. - 46 -15 产品规格. - 47 -15.1封装. - 47 -15.2特性参数. - 48 -.215.2.315.2.4极限值. - 48 -直流电气特性. - 48 -音频 DAC 特性. - 48 -非文本合成状态下的功耗参数. - 49 -15.3接收合成命令到开始播音间隔时间. - 49 -15.4焊接工艺要求. - 49 -15.4.11

11、5.4.2烘烤温度及时间. - 49 -回流焊的峰值温度. - 50 -16 附录. - 51 -GB2312 编码简介. - 51 -UNICODE 编码简介. - 51 -GBK 编码简介 . - 51 - Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 IV 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南16.4BIG5 编码简介. - 52 - Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 V 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南1概述XFS5152CE 是一款高集成度的语音合成芯片

12、，可实现中文、英文语音合成；并集成了语音编码、解码功能，可支持用户进行录音和播放；除此之外，还创新性地集成了轻量级的语音识别功能，支持 30 个命令词的识别，并且支持用户的命令词定制需求。 2主要应用领域车载调度终端信息机 考勤机排队机 气象预警机 智能仪器 固定电话税控机 公交车语音报站器自动售货机 POS 机 智能仪表 3订货信息表格 1 订货信息 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 1 - 页 芯片型号 封装信息 封装名称 封装描述 XFS5152CELQFP6464 脚，芯片 10mmx10mmx1.4mmXFS5152CE 语音合成芯片

13、用户开发指南4功能描述支持任意中文文本、英文文本的合成，并且支持中英文混读芯片支持任意中文、英文文本的合成，可以采用 GB2312、GBK、BIG5 和 UNICODE 四 种编码方式。每次合成的文本量最多可达 4K 字节。 芯片对文本进行分析，对常见的数字、号码、时间、日期、度量衡符号等格式的文本， 芯片能够根据内置的文本匹配规则进行正确的识别和处理；对一般多音字也可以依据其语境正确判断读法；另外针对同时有中文和英文的文本，可实现中英文混读。 支持语音编解码功能，用户可以使用芯片直接进行录音和播放芯片内部集成了语音编码单元和解码单元，可以进行语音的编码和解码，实现录音和播放功能。芯片的语音编

14、解码具备高压缩率、低失真率、低延时的特点，并且可以支持多种语音编码解码速率。这些特性使它非常适合于数字语音通信、语音存储以及其它需要 对语音进行数字处理的场合。如：车载微信、指挥中心等。 支持语音识别功能可支持 30 个命令词的识别。芯片出默认设置的是 30 个车载、预警等行业常用识别命令 词。客户如需要更改成其他的识别命令词，可进行命令词定制。 芯片内部集成 80 种常用提示音效适合用于不同场合的信息提示、铃声、警报等功能。支持 UART、I2C 、SPI 三种通讯方式UART 串口支持 4 种通讯波特率可设：4800 bps、9600 bps、57600 bps、115200 bps,用户

15、可以依据情况通过硬件配置选择自己所需的波特率。 支持多种控制命令如合成文本、停止合成、暂停合成、恢复合成、状态查询、进入省电模式、唤醒等。控制器通过通讯接口发送控制命令可以对芯片进行相应的控制。芯片的控制命令非常简单易用，例如：芯片可通过统一的“合成命令”接口播放提示音和中文文本，还可以通过标记文本实现对合成的参数设置。 支持多种方式查询芯片的工作状态包括：查询状态管脚电平、通过读芯片自动返回的工作状态字、发送查询命令获得芯片 工作状态的回传数据。 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 2 - 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南5引脚

16、定义 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 3 - 页 编号 引脚 说明 编号 引脚 说明 1VDD121.2V 数字电源输入 33NC 2UVCC3.3V 模拟电源输入 34NC 3RREF参考电压，接 10K 下拉电阻 35NC 4GND数字地 36VDD333.3V 数字电源输入 5NC 37GND数字地 6NC 38NC 7AVCC3.3V 模拟电源输入 39RXD串口接收 8AO_P音频输出正 40RDY低电平芯片处于就绪状态 9AO_N音频输出负 41TXD串口发送 10AGND模拟地 42SPI_CLKSPI 时钟输入 11VCM模拟

17、参考电压 43SPI_SSELSPI 片选，接 10K 上拉电阻 12Mic_Bias麦克偏置电压 44SPI_SISPI 数据输入 13MIC_N麦克输入负, 不用 时悬空 45SPI_SOSPI 数据输出 14AGND模拟地 46VDD333.3V 数字电源输入 15MIC_P麦克输入正, 不用 时悬空 47IIC_SCLIIC 时钟输入 16F_D0信号脚，与 57 脚相连 48IIC_SDAIIC 数据接口 17AVCC3.3V 模拟电源输入 49M_D2信号脚，与 50 脚相连，加 10K 上拉 18VREF参考电压 , 外接0.1uF 电容到地 50F_D2信号脚，与 49 脚相连

18、，加 10K 上拉 19NC 51F_D3信号脚，与 59 脚相连 20PWR_IN芯片供电，3.3V52GND数字地 21F_D1信号脚，与 60 脚相连 53A1与 54 脚相连 22VDD33_O3.3V 电源输出 54A2与 53 脚相连 23VDD12_O1.2V 电源输出 55BAUD2波特率选择引脚 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南表格 2 XFS5152CE 的引脚定义表 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 4 - 页 24AVDD121.2V 模拟电源输出 56BAUD1波特率选择引脚 25GND数字地 57M_D0

19、信号脚，与 16 脚相连 26XTALI晶振输入 58NC 27XTALO晶振输出 59M_D3信号脚，与 51 脚相连 28RESET复位引脚，低有效 60M_D1信号脚，与 21 脚相连 29A4外加 10K 上拉电阻 61NC 30NC 62A3外加 10K 下拉电阻 31NC 63NC 32NC 64GND数字地 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南6通讯接口介绍XFS5152CE 芯片支持 UART 接口、I2C 接口、SPI 接口三种通讯方式，可通过 UART 接口、I2C 或 SPI 接口接收上位机发送的命令和数据，允许发送数据的最大长度为 4k 字节。 6.1UART

20、通讯模式6.1.1硬件连接图表 1 XFS5152CE 芯片UART 接口的连接示意图6.1.2通讯传输字节格式图表 2 UART 接口通讯传输字节格式1） 通讯标准：UART2）3）4）5）6）波特率：4800 bps、9600 bps、57600 bps、115200 bps起始位：1bit 数据位：8 bits 停止位：1 bit校验：无 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 5 - 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南6.1.3 波特率配置方法 XFS5152CE 芯片的 UART 通讯接口支持 4 种通讯波特率：4800 bp

21、s、9600 bps、57600 bps、115200 bps，可以通过 XFS5152CE 芯片上的两个管脚 BAUD1（56 引脚）、BAUD2（55 引脚）上的电平来进行硬件配置。 表格 3 波特率配置表6.2 I2C 通讯模式 6.2.1 硬件连接 XFS5152CE 采用标准 I2C 总线接口，设置为 Slave 身份。I2C 总线是一个为简化多个智能设 备之间相互传输信息而设计的两线、双向网络。 图表 3 XFS5152CE 芯片 I2C 接口的连接示意图 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 6 - 页 波特率 BAUD1BAUD24

22、800 bps009600 bps0157600 bps10115200 bps11XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南6.2.2 通讯传输字节格式 图表 4 I2C 总线时序图XFS5152CE 作为 I2C 接口的从设备，设备地址为: 0x80。 为保证通讯的稳定性，XFS5152CE 的 I2C 接口通信速度要求不高于 15KHZ。 XFS5152CE 采用的标准 I2C 总线接口，关于 I2C 总线通讯的详细信息，请参考“The I2C-bus specification”。 6.3SPI 通讯模式6.3.1 硬件连接 XFS5152CE芯片的SPI 接口是4 线全双工同步串行

23、通讯接口，上位机作为SPI 通讯中的Master身份，XFS5152CE 在 SPI 通讯中设为 Slave 身份，SPI 通讯所需的时钟信号由上位机提供。 图表 5 XFS5152CE 芯片 SPI 接口的连接示意图 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 7 - 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南6.3.2 通讯传输字节格式 SPI 通讯属于同步串行通讯，为保证通讯的稳定性，XFS5152CE 的 SPI 接口通信速度要求不高于 25KHZ。 上位机在和 XFS5152CE 的通讯中，由上位机提供同步时钟信号，在同步时钟的上升沿XF

24、S5152CE 锁存1bit 数据，每传输8bits 数据完成一个字节数据的传输。下图是XFS5152CE的 SPI 接口的通讯时序图。 图表 6 SPI 通讯时序图注意：在发送一个字节之后，将 SPI_SCK 保持低电平一段时间，每两个字节之间必须插入一段等待,时间不少于 105 us。 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 8 - 页 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南7芯片控制方式7.1控制命令XFS5152CE 支持多种控制命令，列表如下：表格 4 控制命令列表7.2芯片回传上电初始化成功时或者收到上位机的控制命令帧时，XFS51

25、52CE个字节的回传，上位机可根据这个回传来判断芯片目前的状态。 芯片都会向上位机发送 1 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 9 - 页 名称 回传信息 触发条件 初始化成功回传 0x4A上电芯片初始化成功后，芯片自动发送回传 收到正确的命令帧回传 0x41收到正确的命令帧 命令功能 说明 语音合成相关 合成命令 合成本次发送的命令 停止合成命令 停止当前的合成动作 暂停合成命令 暂停正在进行的合成 恢复合成命令 继续合成被暂停的文本 文本缓存相关 发送缓存文本命令 把需要缓存的文本发送到芯片缓存区特定的区段 播放缓存文本命令 播放缓存区内已存

26、储的多段文本 语音编解码相关 开始语音编码命令 设置语音编码的参数，并启动语音编码 开始语音解码命令 设置语音解码的参数，并启动语音解码 发送数据到芯片进行解码命令 根据指定的压缩等级发送一帧数据给芯片进行解码播放 停止语音编解码命令 停止执行语音编码或解码操作 语音识别相关 启动语音识别命令 启动语音识别功能 停止语音识别命令 停止当前的识别 状态查询命令 查询当前芯片的工作状态 进入省电模式 使芯片从正常工作模式进入省电模式 唤醒命令 使芯片从省电模式进入正常工作模式 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南表格 5 芯片回传列表 Hefei iFly Digital Technolo

27、gy Co.,Ltd.第 - 10 - 页 收到不能识别命令帧回传 0x45收到错误的命令帧 芯片忙碌状态回传 0x4E芯片处在正在合成状态，收到状态查询命令帧 芯片空闲状态回传 0x4F芯片处在空闲状态，收到状态查询命令帧； 或一帧数据合成结束，芯片处于空闲状态 XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南8通讯协议8.1 查询和控制模式命令 8.1.1状态查询命令表格 6 状态查询命令8.1.2进入省电模式命令表格 7 进入省电模式命令8.1.3唤醒命令 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 11 - 页 名称 发送的数据 说明 命令字 0xF

28、F从省电模式返回正常工作模式 参数列表 无 名称 发送的数据 说明 命令字 0x88进入省电模式 参数列表 无 命令帧格式结构 帧头 数据区长度 数据区 0xFD高字节 低字节 命令字 0x000x010x88名称 发送的数据 说明 命令字 0x21通过该命令获取相应参数，来判断 TTS 芯片是否处在合成状态，返回 0x4E 表明芯片仍在合成中，返回 0x4F 表明芯片处于空闲状态 参数列表 无 命令帧格式结构 帧头 数据区长度 数据区 0xFD高字节 低字节 命令字 0x000x010x21XFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南表格 8 唤醒命令注意: 芯片进入省电模式后,需要发送唤醒

29、命令到芯片的通讯接口上,把芯片从省电模式中唤醒， 进入正常的工作模式（待合成状态）, 才可以进行合成操作。 8.2 语音合成功能支持的控制命令 上位机发送给 XFS5152CE 芯片的所有语音合成命令都需要用“帧”的方式进行封装后传输。 帧结构由帧头标志、数据区长度和数据区三部分组成。 表格 9 命令帧封装格式表格 10 命令帧说明数据区是由命令字和命令参数组成的，上位机使用命令字来实现语音合成芯片的各种功能。 表格 11 数据区命令字和命令参数 Hefei iFly Digital Technology Co.,Ltd.第 - 12 - 页 名称 发送的数据 说明 命令字 0x01语音合成命

30、令 0x02停止合成命令，没有参数 0x03暂停合成命令，没有参数 0x04恢复合成命令，没有参数 0x21芯片状态查询命令 0x88芯片进入省电模式 0xFF芯片从省电模式返回正常工作模式 命令参数 不同命令字有不同参数列表，详见各命令字说明 名称 长度 说明 帧头 1 Byte定义为十六进制“0xFD” 数据区长度 2 Bytes用两个字节表示，高字节在前，低字节在后 数据区 小于 4k Bytes命令字和命令参数，长度和“数据区长度”一致 帧头 数据区长度 数据区 0xFD0xXX，0xXXData命令帧格式结构 帧头 数据区长度 数据区 0xFD高字节 低字节 命令字 0x000x010xFFXFS5152CE 语音合成芯片用户开发指南8.2.1语音合成命令表格 12 语音合成命令 Hefei iFly Di