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XF-S4240 语 音 合 成 模 块 数 据 手 册 V 1.5 2007 年 12 月 12 日 安 徽 科 大 讯 飞 信 息 科 技 股 份 有 限 公 司 安 徽 省 合 肥 市 国 家 级 高 新 技 术 产 业 开 发 区 信 息 产 业 基 地 讯 飞 语 音 大 厦 86-0551- 5331878/5397818 86-0551- 5331837 www.iflytek.com

版 本 历 史 版 本 日 期 修 改 记 录 作 者 Rev1.0 2005-12-3 初 稿 科 大 讯 飞 Rev1.1 2006-2-28 修 改 装 配 图 科 大 讯 飞 1, 添 加 了 XF-S4240 模 块 的 管 脚 排 列 定 义 示 意 图 Rev1.2 2006-3-20 Rev1.3 2006-3-31 2, 修 改 了 一 处 错 误 :6.1.2 通 讯 标 准 由 RS232 标 准 -> UART 3, 添 加 图 表 4: 模 块 的 SPI 通 讯 连 接 示 意 图 4, 添 加 10.3, 模 块 交 流 特 性 1, 删 除 了 6.1.2, 对 通 讯 方 式 的 容 易 误 解 的 描 述 内 容 串 口 传 输 字 节 格 式 :1bit 起 始 位,8bit 数 据 位, 1bit 停 止 位, 无 校 验 位 默 认 波 特 率 为 9600bps, 支 持 9600bps, 19200bps, 38400bps, 115200bps 四 种 波 特 率 2, 修 改 了 图 表 10.3 中 对 交 流 特 性 的 错 误 描 述 科 大 讯 飞 科 大 讯 飞 Rev1.4 2006-7-27 增 加 I2C 地 址 的 说 明 科 大 讯 飞 Rev1.5 2007-12-12 修 改 应 用 参 考 电 路 图 以 及 装 配 尺 寸 图 科 大 讯 飞 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 1 - 页

声 明 本 数 据 手 册 由 安 徽 中 科 大 讯 飞 信 息 科 技 有 限 公 司 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 科 大 讯 飞 保 证 本 手 册 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 或 疏 漏 负 责 科 大 讯 飞 保 留 更 改 本 手 册 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 侵 犯 第 三 方 版 权 或 其 他 权 利 的 行 为 科 大 讯 飞 概 不 负 责 另 外, 在 讯 飞 未 明 确 表 示 产 品 有 该 项 用 途 时, 对 于 产 品 使 用 在 极 端 条 件 下 导 致 一 些 可 预 见 失 灵 或 损 毁 而 造 成 的 损 失 概 不 负 责 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 2 - 页

目 录 1. 概 述... - 5-2. 特 点... - 5-3. 主 要 应 用 领 域... - 6-4. 系 统 框 图... - 6-5. 功 能 描 述... - 7-6. 通 讯 方 式... - 8-6.1 串 口 通 讯 模 式...- 8-6.1.1 通 讯 框 图... - 8-6.1.2 通 讯 传 输 字 节 格 式... - 8-6.2 SPI 通 讯 模 式...- 9-6.2.1 通 讯 框 图... - 9-6.2.2 通 讯 传 输 字 节 格 式... - 9-6.3 I 2 C 通 讯 模 式...- 9-6.3.1 通 讯 框 图... - 9-7. 模 块 控 制... - 11-7.1 控 制 命 令...- 11-7.2 模 块 反 馈...- 11-7.3 模 块 状 态 查 询...- 11-8. 电 路 参 考... - 12-8.1 复 位 方 式...- 12-8.2 与 上 位 机 通 讯 连 接...- 12-8.2.1 UART 通 讯... - 12-8.2.2 SPI 通 讯... - 13-8.2.3 I 2 C 通 讯... - 13-8.3 音 频 功 放 电 路...- 13-9. 模 块 装 配 形 式... - 14-9.1 外 观...- 14-9.2 引 脚 定 义...- 14-9.2.1 模 块 引 脚 排 列 定 义 图... - 14-9.2.2 模 块 引 脚 定 义 列 表... - 15-9.3 装 配 图...- 16-10. 电 气 特 性... - 17-10.1 极 限 参 数...- 17-10.2 直 流 特 性...- 17-10.3 交 流 特 性...- 17 - ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 3 - 页

图 表 目 录 图 表 1 系 统 框 图... - 6 - 图 表 2 XF-S4240 串 口 通 讯 连 接 示 意 图... - 8 - 图 表 3 串 口 通 讯 传 输 字 节 格 式... - 8 - 图 表 4 XF-S4240 模 块 的 SPI 通 讯 连 接 示 意 图... - 9 - 图 表 5 SPI 通 讯 时 序... - 9 - 图 表 6 XF-S4240 I 2 C 总 线 挂 接... - 10 - 图 表 7 I 2 C 总 线 时 序 图... - 10 - 图 表 8 控 制 命 令 简 表... - 11 - 图 表 9 模 块 反 馈 信 息 表... - 11 - 图 表 10 XF-S4240 模 块 与 PC 的 异 步 串 口 连 接 示 意 图... - 12 - 图 表 11 XF-S4240 模 块 与 MCU 的 异 步 串 口 连 接 示 意 图... - 12 - 图 表 12 XF-S4240 模 块 与 MCU 的 SPI 接 口 连 接 示 意 图... - 13 - 图 表 13 XF-S4240 模 块 与 MCU 的 I2C 接 口 连 接 示 意 图... - 13 - 图 表 14 XF-S4240 模 块 与 音 频 功 放 LM4665 的 接 口 示 意 图... - 13 - 图 表 15 模 块 引 脚 排 列 定 义 示 意 图... - 14 - 图 表 16 模 块 引 脚 定 义 列 表... - 15 - 图 表 17 XF-S4240 模 块 正 面 视 图... - 16 - 图 表 18 XF-S4240 模 块 背 面 视 图... - 16 - 图 表 19 电 气 极 限 参 数... - 17 - 图 表 20 模 块 直 流 特 性... - 17 - 图 表 21 模 块 交 流 特 性... - 17 - ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 4 - 页

1. 概 述 语 音 合 成 技 术, 简 称 TTS(Text To Speech) 技 术, 该 技 术 解 决 如 何 将 文 字 信 息 转 化 为 声 音 信 息 的 问 题, 从 而 变 看 为 听, 使 得 人 们 获 取 信 息 的 方 式 更 加 丰 富 和 自 然 语 音 合 成 技 术 是 实 现 人 机 语 音 通 信 的 关 键 技 术 之 一, 涉 及 声 学 语 言 学 数 字 信 号 处 理 计 算 机 科 学 等 多 种 学 科 知 识, 是 中 文 信 息 处 理 领 域 的 一 项 前 沿 技 术 XF-S4240 语 音 合 成 模 块 是 面 向 中 高 端 应 用 的 语 音 合 成 模 块, 可 通 过 异 步 串 口 SPI I 2 C 接 口 接 收 任 意 文 本, 并 将 文 本 转 化 为 语 音 输 出 2. 特 点 可 合 成 任 意 的 中 文 文 本, 支 持 英 文 字 母 的 合 成 ; 支 持 GB2312 GBK BIG5 UNICODE 四 种 内 码 格 式 的 文 本 ; 具 有 智 能 的 文 本 分 析 处 理 算 法, 可 正 确 的 识 别 和 处 理 数 值 号 码 时 间 日 期 及 一 些 常 用 的 度 量 衡 符 号, 具 备 较 强 多 音 字 处 理 和 中 文 姓 氏 处 理 能 力 ; 双 发 音 人 : 男 声 女 声 ; 清 晰 自 然 准 确 的 文 语 音 合 成 效 果 ; 集 成 提 示 音 效, 针 对 某 些 行 业 领 域 的 常 见 语 音 提 示 音 ; 支 持 多 种 控 制 命 令, 包 括 : 合 成 停 止 暂 停 合 成 继 续 合 成 等 ; 支 持 多 种 文 本 控 制 标 记, 提 升 文 本 处 理 的 正 确 率 ; 支 持 休 眠 功 能, 在 休 眠 状 态 下 可 降 低 功 耗 ; 支 持 UART SPI I 2 C 三 种 数 据 通 讯 接 口 ; Line out 音 频 输 出 ; ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 5 - 页

3. 主 要 应 用 领 域 车 载 GPS 语 音 导 航 系 统 车 载 电 话 号 码 短 信 播 报 系 统 公 交 车 语 音 报 站 公 告 播 报 系 统 智 能 仪 表 自 动 售 货 语 音 导 游 排 队 机 4. 系 统 框 图 图 表 1 系 统 框 图 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 6 - 页

5. 功 能 描 述 XF-S4240 语 音 合 成 模 块 在 文 本 处 理 前 端 集 成 了 多 种 智 能 的 文 本 分 析 算 法, 将 规 则 和 统 计 等 处 理 方 法 进 行 了 有 机 的 结 合, 具 备 了 较 强 的 分 词 多 文 本 内 码 识 别 多 音 字 识 别 韵 律 环 境 预 测 能 力, 可 以 自 动 识 别 和 处 理 日 期 时 间 数 值 金 额 电 话 号 码 等 文 本 的 能 力, 可 以 利 用 特 殊 的 控 制 标 识 对 模 块 的 合 成 效 果 进 行 语 速 语 调 和 音 量 上 的 调 整, 以 及 利 用 控 制 标 识 对 姓 氏 进 行 准 确 的 识 别 文 本 合 成 功 能 : 模 块 支 持 任 意 中 文 文 本 的 合 成, 可 以 采 用 GB2312 GBK BIG5 和 Unicode 编 码 方 式, 其 中 GB2312 是 中 国 大 陆 地 区 常 用 的 中 文 文 本 编 码 格 式 ;GBK 是 中 文 网 页 常 用 的 编 码 格 式 ;BIG5 是 台 湾 地 区 常 用 的 文 本 编 码 格 式 ; Unicode 编 码 是 国 际 通 用 的 编 码 格 式 模 块 在 默 认 情 况 下 按 GB2312 编 码 格 式 处 理 中 文 文 本 模 块 支 持 英 文 字 母 的 合 成, 遇 到 英 文 单 词 时 按 字 母 方 式 发 音 文 本 分 析 算 法 : 模 块 具 有 智 能 的 文 本 分 析 算 法, 对 常 见 的 数 值 电 话 号 码 时 间 日 期 度 量 衡 符 号 等 格 式 的 文 本, 系 统 能 够 根 据 内 置 的 文 本 匹 配 规 则 进 行 正 确 的 识 别 和 处 理 如 2004/12/21 可 以 识 别 并 读 作 二 零 零 四 年 十 二 月 二 十 一 日 提 示 音 : 模 块 内 带 有 音 效 提 示 音, 可 用 于 铃 声 和 信 息 提 醒 文 本 标 记 功 能 : 模 块 允 许 在 文 本 中 插 入 特 殊 控 制 标 记, 利 用 这 些 控 制 标 记 可 以 调 节 模 块 的 参 数, 提 升 模 块 文 本 分 析 的 正 确 率, 如 : 产 生 静 音 间 隔 标 识 中 文 姓 氏 文 本 支 持 合 成 拼 音 等 简 易 规 范 的 开 发 接 口 : 模 块 采 用 的 通 信 方 式, 命 令 协 议 简 练 有 效 ; 可 通 过 统 一 的 合 成 命 令 接 口 播 放 音 效 和 中 文 文 本, 甚 至 进 行 系 统 参 数 的 设 置 开 发 者 只 需 要 掌 握 少 量 命 令 便 可 轻 松 上 手, 使 用 所 有 主 要 功 能 丰 富 的 通 讯 模 式 : 模 块 支 持 UART SPI I 2 C 三 种 通 讯 方 式 解 决 了 用 户 串 口 资 源 不 足 的 问 题 多 种 工 作 模 式 : 模 块 支 持 两 种 工 作 模 式, 分 别 是 : 正 常 工 作 模 式 休 眠 模 式 模 块 提 供 休 眠 命 令 帧, 模 块 接 收 到 此 命 令 后 立 即 休 眠 状 态, 此 时 功 耗 为 15 毫 安, 此 时 必 需 对 模 块 复 位 方 能 使 模 块 进 入 正 常 工 作 模 式 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 7 - 页

6. 通 讯 方 式 XF-S4240 支 持 异 步 串 口 (UART) SPI 和 I 2 C 通 讯 方 式, 通 过 串 口 SPI 和 I 2 C 接 受 上 位 机 发 送 的 命 令 和 数 据, 允 许 发 送 数 据 的 最 大 长 度 为 1K 字 节 6.1 串 口 通 讯 模 式 6.1.1 通 讯 框 图 图 表 2 XF-S4240 串 口 通 讯 连 接 示 意 图 6.1.2 通 讯 传 输 字 节 格 式 图 表 3 1) 通 讯 标 准 :UART 2) 波 特 率 :9600 bps( 默 认 值 ) 3) 起 始 位 :1bit 4) 数 据 位 :8 bits 5) 停 止 位 :1 bit 6) 校 验 : 无 串 口 通 讯 传 输 字 节 格 式 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 8 - 页

6.2 SPI 通 讯 模 式 6.2.1 通 讯 框 图 XF-S4240 的 SPI 接 口 是 4 线 全 双 工 同 步 串 行 通 讯 接 口, 板 卡 在 SPI 通 讯 中 设 置 为 Slave 身 份,SPI 通 讯 所 需 的 时 钟 信 号 由 上 位 机 提 供, 即 上 位 机 作 为 SPI 通 讯 中 的 Master 身 份 传 输 数 据 的 位 数 为 8bits 图 表 4 XF-S4240 模 块 的 SPI 通 讯 连 接 示 意 图 6.2.2 通 讯 传 输 字 节 格 式 图 表 5 SPI 通 讯 时 序 注 意 : 使 用 SSEL 选 择 使 能 信 号 是 为 了 方 便 用 户 在 SPI 通 讯 接 口 上 挂 接 多 个 XF-S4240 板 卡 ( 或 其 他 SPI 接 口 的 设 备 ), 在 和 选 定 的 XF-S4240 板 卡 通 讯 时 要 将 此 设 备 的 SSEL 置 为 低 电 平 6.3 I 2 C 通 讯 模 式 6.3.1 通 讯 框 图 XF-S4240 采 用 标 准 I 2 C 总 线 接 口, 设 置 为 Slave 身 份 I 2 C 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 挂 接 在 I 2 C 总 线 上 的 设 备 只 使 用 两 条 线 (SCL 和 SDA) 来 实 现 双 向 通 讯 I 2 C 总 线 上 能 挂 接 多 个 设 备, 由 于 使 用 7bits 数 据 作 为 设 备 地 址, 所 以 总 线 上 最 多 能 挂 接 127 个 设 备 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 9 - 页

XF-S4240 板 卡 在 I 2 C 总 线 上 的 连 接 方 式 如 图 所 示 图 表 6 XF-S4240 I 2 C 总 线 挂 接 I 2 C 总 线 通 讯 的 时 序 如 图 所 示, 传 输 的 数 据 位 数 是 8bits, 每 次 传 输 数 据 的 字 节 数 无 限 制, 每 一 个 字 节 传 输 后 返 回 确 认 位 图 表 7 I 2 C 总 线 时 序 图 通 过 I 2 C 总 线, 用 户 可 以 方 便 的 同 时 使 用 多 个 XF-S4240 板 卡, 最 多 127 个 每 个 板 卡 都 有 自 己 的 地 址, 用 户 向 不 同 地 址 的 板 卡 发 送 文 本 即 可 实 现 一 个 上 位 机 同 时 操 作 多 个 板 卡 进 行 不 同 的 语 音 合 成 XF-S4240 板 卡 作 为 I2C 接 口 的 从 设 备, 默 认 的 设 备 地 址 为 0x80 对 于 需 要 挂 接 多 个 XF-S4240 XF-S4240 采 用 的 标 准 I 2 C 总 线 接 口, 关 于 I 2 C 总 线 通 讯 的 详 细 信 息, 请 参 考 The I 2 C-bus specification ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 10 - 页

7. 模 块 控 制 7.1 控 制 命 令 XF-S4240 提 供 了 多 种 控 制 命 令, 模 块 的 控 制 命 令 简 列 如 下 : 合 成 命 令 停 止 合 成 命 令 暂 停 合 成 命 令 恢 复 合 成 命 令 状 态 查 询 命 令 休 眠 命 令 命 令 功 能 说 明 合 成 本 次 发 送 的 文 本 停 止 当 前 的 合 成 动 作 暂 停 正 在 进 行 的 合 成 继 续 合 成 被 暂 停 的 文 本 查 询 当 前 模 块 的 工 作 状 态 模 块 进 入 休 眠 节 能 状 态, 如 要 唤 醒 需 要 重 新 复 位 模 块 图 表 8 控 制 命 令 简 表 注 : 当 模 块 正 在 合 成 文 本 的 时 候, 如 果 又 接 收 到 一 帧 有 效 的 合 成 命 令, 模 块 会 立 即 停 止 当 前 正 在 合 成 的 文 本, 转 而 合 成 最 新 接 收 到 的 文 本 7.2 模 块 反 馈 针 对 控 制 命 令 帧,XF-S4240 模 块 会 向 上 位 机 发 送 单 字 节 的 反 馈 信 息, 上 位 机 可 根 据 这 个 反 馈 来 判 断 模 块 目 前 的 工 作 状 态 名 称 初 始 化 成 功 回 传 收 到 正 确 的 命 令 帧 回 传 收 到 不 能 识 别 命 令 帧 回 传 系 统 状 态 回 传 图 表 9 模 块 反 馈 信 息 表 触 发 条 件 系 统 初 始 化 成 功 收 到 正 确 的 命 令 帧 回 传 收 到 错 误 的 命 令 帧 回 传 收 到 状 态 查 询 命 令 帧 回 传 7.3 模 块 状 态 查 询 可 以 通 过 硬 件 和 软 件 两 种 方 式 查 询 XF-S4240 的 工 作 状 态 硬 件 方 式 是 通 过 查 询 输 出 引 脚 RDY/BSY 的 电 平, 来 判 断 模 块 工 作 的 状 态 当 RDY/BSY 处 于 地 电 平 时, 表 明 模 块 处 于 就 绪 状 态 ; 当 RDY/BSY 处 于 高 电 平 状 态 时, 表 明 模 块 处 于 合 成 文 本 状 态 软 件 方 式 是 通 过 系 统 状 态 查 询 帧 来 判 断 模 块 工 作 的 状 态 当 上 位 机 发 送 系 统 状 态 查 询 命 令 帧 给 模 块 后, 模 块 会 立 即 向 上 位 机 发 送 当 前 系 统 状 态 回 传 上 位 机 根 据 系 统 状 态 的 回 传 数 据 来 判 断 当 前 模 块 是 处 于 空 闲 状 态 还 是 忙 碌 状 态 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 11 - 页

8. 电 路 参 考 8.1 复 位 方 式 XF-S4240 上 电 会 自 动 复 位, 无 需 用 户 复 位 如 果 用 户 需 要 复 位, 将 板 卡 的 Rst 为 低 电 平, 时 间 10 微 秒 以 上 即 可, 然 后 将 此 引 脚 置 为 高 电 平, 板 卡 将 重 新 启 动 提 醒 : 此 引 脚 被 置 为 低 电 平 时 板 卡 将 处 于 复 位 状 态 引 脚 置 8.2 与 上 位 机 通 讯 连 接 8.2.1 UART 通 讯 图 表 10 XF-S4240 模 块 与 PC 的 异 步 串 口 连 接 示 意 图 图 表 11 XF-S4240 模 块 与 MCU 的 异 步 串 口 连 接 示 意 图 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 12 - 页

8.2.2 SPI 通 讯 图 表 12 XF-S4240 模 块 与 MCU 的 SPI 接 口 连 接 示 意 图 8.2.3 I 2 C 通 讯 图 表 13 XF-S4240 模 块 与 MCU 的 I2C 接 口 连 接 示 意 图 8.3 音 频 功 放 电 路 图 表 14 XF-S4240 模 块 与 音 频 功 放 LM4665 的 接 口 示 意 图 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 13 - 页

9. 模 块 装 配 形 式 9.1 外 观 图 表 12 模 块 外 观 图 9.2 引 脚 定 义 9.2.1 模 块 引 脚 排 列 定 义 图 图 表 15 模 块 引 脚 排 列 定 义 示 意 图 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 14 - 页

9.2.2 模 块 引 脚 定 义 列 表 引 脚 序 号 引 脚 名 称 功 能 描 述 备 注 1 Gnd 参 考 地 信 号 2 Vcc +3.3V 工 作 电 源 3 Gnd 参 考 地 信 号 4 Line out 声 音 信 号 输 出 5 Gnd 参 考 地 信 号 6 Gnd 参 考 地 信 号 7 RDY /BSY 工 作 状 态 指 示 输 出 低 电 平 :Ready; 高 电 平 :Busy 8 Rxd UART 串 行 数 据 输 入 9 RST 外 部 复 位 信 号 输 入 低 电 平 复 位 10 Txd UART 串 行 数 据 输 出 11 I2C_SCL I2C 串 行 时 钟 输 入 12 I2C_SDA I2C 串 行 数 据 接 口 13 SPI_SCK SPI 串 行 时 钟 输 入 14 SPI_SSEL SPI 使 能 选 择 输 入 15 SPI_MISO SPI 串 行 数 据 输 出 16 SPI_MOSI SPI 串 行 数 据 输 入 图 表 16 模 块 引 脚 定 义 列 表 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 15 - 页

9.3 装 配 图 图 表 17 XF-S4240 模 块 正 面 视 图 图 表 18 XF-S4240 模 块 背 面 视 图 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 16 - 页

10. 电 气 特 性 10.1 极 限 参 数 参 数 符 号 极 限 值 电 源 电 压 VDD 3.6V 引 脚 输 入 电 压 范 围 V IN VDD-0.6V to VDD 工 作 温 度 T A -25 to +75 储 存 温 度 T STO -45 ~100 图 表 19 电 气 极 限 参 数 注 意 : 如 果 超 出 表 中 所 列 的 极 限 参 数, 将 可 能 导 致 器 件 损 坏 10.2 直 流 特 性 参 数 符 号 参 考 值 最 小 典 型 最 大 单 位 工 作 电 压 VDD 3.0 3.3 3.6 V 工 作 电 流 I OP -- 60 -- ma 输 入 高 电 平 V IH 2 -- -- V 输 入 低 电 平 V IL -- -- 0.8 V 输 出 电 流 I OH -- -4 -- ma 吸 收 电 流 I OL -- 4 -- ma DAC 输 出 电 流 I DAC -- -- ma 图 表 20 模 块 直 流 特 性 10.3 交 流 特 性 参 考 值 参 数 符 号 单 位 最 小 典 型 最 大 输 出 峰 值 V p-p - - 3 V 图 表 21 模 块 交 流 特 性 ANHUI USTC iflytek Co.,Ltd. 第 - 17 - 页