IOS spine封装

目录

1.概述

1.1 简介 

KT148A是一款32位的DSP语音芯片，标准的SOP8封装。内置420KByte的语音空间，最大支持420秒的语音长度，支持多段语音，同时支持直驱0.5W的扬声器，目前该芯片的优势如下：

1.2 功能简述

2.参数说明

2.1 管脚说明

2.2 GPIO电气特性

2.3 GPIO的内部特性

2.4 参考电路

3.1 通讯格式

3.2 通讯指令

4.2 通讯举例F3--组合播放

4.3 通讯指令F0描述

4.4 通讯细节注意事项

5.1 第1步产生音频文件

5.2 第2步--转换音频文件

2.3 第3步--使用串口下载工具下载音频

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1.概述

1.1 简介 

KT148A是一款32位的DSP语音芯片，标准的SOP8封装。内置420KByte的语音空间，最大支持420秒的语音长度，支持多段语音，同时支持直驱0.5W的扬声器，目前该芯片的优势如下：

1. 性价比高，相比较传统的OTP芯片来说，工艺的提升大大降低了成本，同时芯片可重复烧录
2. 用户可以自行的更换声音，通过电脑端的串口即可自己完成，无需其他昂贵的工具
3. 芯片自带足够的空间，可以追求更高的音质效果

1.2 功能简述

1. 32 位 DSP 语音芯片、5MHZ的内部振荡，PLL到120MHZ；

2. 工作电压 2.0~5.5V； 注意低于3.3V的供电，硬件上有细节的区别

3. 待机功耗小于 25ua；另有低功耗模式1.5uA

4. 16bit 的 PWM输出、可直接驱动 8R0.5W 喇叭；

5. 提供工具自行转换音频格式，全部用户可以自己操作，非常简单

6. 16KHZ 下最大可以支持200秒。8KHZ 下最大可以支持400秒

7. 客户可以通过电脑端的工具软件，通过串口直接更换语音内容

8. 支持一线串口控制，当然可以根据需求订制各种协议

9. 支持 224 段地址，有更多需求可以扩展；

10.具有硬件 iic接口、UART 接口。可以为客户定制各类功能。

11.芯片具备重复烧录的能力，所以任何时候不用担心测试不完整导致批量性的问题

2.参数说明

芯片选用的是SOC方案，集成了一个16位的MCU，以及一个专门针对音频解码的aDSP，采用硬解码的方式，更加保证了系统的稳定性和音质。小巧的封装尺寸更加满足嵌入其它产品的需求

2.1 管脚说明

Pad No	Pad Name	ATTR	Description 描述
1	GND	Power	电源负极
2	PB9	I/O	Busy信号=播放输出低空闲输出高 复用串口下载连接MCU的RX脚
3	PB1	I/O	[ONELINE-DATA]一线串口输入端 复用串口下载连接MCU的TX脚
4	PB0	I/O	KEY按键
5	SPK1	Out	不分正负，支持8欧姆0.5W
6	SPK2	Out	不分正负，支持8欧姆0.5W
7	VDDIO	Power	芯片内部的LDO输出，最大100mA
8	VBAT	Power	电源正极

供电的注意事项：

1. 建议给芯片的供电，做到5V供电，电压越高芯片驱动喇叭的功率也越高，声音也越大
2. 如果是[3.3--4.2V]锂电池的场景，电源正极直接进芯片的8脚即可
3. 如果是干电池的供电场景，电源正极也是直接进芯片的8脚
4. 如果需要超低电压供电，如2V--3V之间的纽扣电池，建议芯片的7脚和8脚直接短路，再连接电源正极

2.2 GPIO电气特性

IO输入特性
符号	参数	最小	典型	最大	单位	测试条件
VIL	Low-Level Input Voltage	-0.3	-	0.3*VDD	V	VDDIO=3.3V
VIH	High-Level Input Voltage	0.7VDDIO	-	VDDIO+0.3	V	VDDIO=3.3V
IO输出特性
符号	参数	最小	典型	最大	单位	测试条件
VOL	Low-Level Output Voltage	-	-	0.33	V	VDDIO=3.3V
VOH	High-Level Output Voltage	2.7	-	-	V	VDDIO=3.3V

2.3 GPIO的内部特性

Port	General Output	High Drive	Internal Pull-Up Resistor	Internal Pull-Down Resistor	Comment
PB0,PB1	8mA	64mA	10K	60K	1、PB0 & PB1 default pull down 2、internal pull-up/pull-down resistance | accuracy ±20%
PB9	8mA		10K	60K

2.4 参考电路

1. 一线通讯协议

目前芯片支持一线串口通讯协议，采用的也是高低电平时间宽度来确定0或者1 。

3.1 通讯格式

先把数据线DATA，也就是ONELINE，拉低 6ms 后，发送 8 位数据，先发送低位，再发送高位。使用高电平和低电平比例来表示每个数据位的值。

注意：必须高电平在前，低电平在后。

推荐使用 200us：600us。取值范围：窄脉冲=[150us--400us]    宽脉冲[500us--1000us]

注意使用 3:1 和 1:3 电平比例以保障通讯稳定。

注意起始的6ms低电平，初次调试时，尽量用示波器或者逻辑分析仪看一下，误差在10%左右都能接受

1、0x00H到0xDFH为声音地址码或定义功能码。

2、0xFE为语音停止码，发送该命令可以停止播放语音。

3、编码之间的间隔须大于20ms

3.2 通讯指令

NO.序号	Data编码	Voice语音表
0	0x00	保留
1	0x01	声音1
2	0x02	声音2
3	0x03	声音3
		……
224	0xE0~0xEF	15级音量，0xE0H为最小音量0，0xEFH最大音量 (上电默认)。 （若需要调节音量，则先发音量码，隔20ms再发声音码）
225	0xF0	关机。进入超低功耗状态=1.7uA，详见4.3章节 进入此状态之后，还需要控制芯片，则需要先拉低DATA脚40ms 目的是唤醒芯片，就可以正常发指令控制了，
242	0xF2	循环码 -- 详见4.1章节 若需要循环某个声音，则先发声音码，隔20ms再发循环码）
243	0xF3	连码播放 -- 详见4.2章节 F3H+语音地址 A，语音地址 B，语音地址 C，…  在播放地址 A 的时候，收到后面的码不打断，播放完 A，就播放 B，然后播放 C…。F3 与地址之间需要加 20ms 的延时。而一组连码地址与下一组地址最大需要 40ms 延时（“F3+语音地址”为一组连码地址）
254	0xFE	停止码

1. 参考例程

/*******************************************************************************

 - 函数说明：一线通数据发送【注意调试的时候，用示波器或者逻辑分析仪看一下脉冲宽度】

 - 隶属模块：内部

 - 参数说明：dat = 待发送的数据

 - 返回说明：无

********************************************************************************/

#define IO1_HIGH() JL_PORTA->DIR &= ~BIT(6);JL_PORTA->OUT |=  BIT(6);

#define IO1_LOW() JL_PORTA->DIR &= ~BIT(6);JL_PORTA->OUT &= ~BIT(6);



void oneline_send_one_data(u8 dat)

{

    u8 i = 0 ;

    IO1_LOW() ;/*现将总线拉低*/

    udelay(5000) ;/*延时6MS --- 这里就是发起通讯的起始信号*/

    CPU_SR_ALLOC();//关中断--芯片不同，可能接口不同

    OS_ENTER_CRITICAL();//关中断

    for(i=0 ; i<8 ;i++){

        if(dat & 0x01){

            IO1_HIGH() ;

            udelay(500);/*延时600us*/

            IO1_LOW();

            udelay(170) ;/*延时200us*/

        }else{

            IO1_HIGH() ;

            udelay(170);/*延时200us*/

            IO1_LOW();

            udelay(500) ;/*延时600us*/

        }

        dat = dat >> 1 ;/*发送的时候，先发送最高位，再发送次高位，以此类推*/

    }

    IO1_HIGH() ;/*空闲时将该脚拉高即可*/

    OS_EXIT_CRITICAL();//开中断

    /*同时注意，芯片初始化的时候，请将信号脚拉高。*/

}

oneline_send_one_data(0x05);//对应播放第5段声音 
1.  通讯举例F2--循环播放
void oneline_test_CMD_F2(void){
    oneline_send_one_data(0x01) ;
    udelay(20) ;/*延时25ms*/
    oneline_send_one_data(0xF2) ;   
    udelay(20) ;/*延时25ms*/
}     实现的效果，就是第一段声音，循环播放，不停止。如果需要停止，可以发送FE指令
4.2 通讯举例F3--组合播放
void oneline_test_CMD_F3(void){
    oneline_send_one_data(0xF3) ;
    udelay(20) ;/*延时25ms*/
    oneline_send_one_data(0x01) ;   
    udelay(20) ;/*延时25ms*/
    oneline_send_one_data(0x02) ;   
    udelay(20) ;/*延时25ms*/
    oneline_send_one_data(0x03) ;   
    udelay(20) ;/*延时25ms*/
}   组合播放第一段、第二段、第三段声音，依次按照顺序播放。如果需要停止，可以发送FE指令

同时，在组合播放的过程中，接收到新的组合播放数据，会停止当前的组合播放，转去播放新的指令

4.3 通讯指令F0描述

1、专用于芯片进入超低功耗，因为芯片在播放结束之后，会自动进入待机状态，功耗维持在25uA 。

2、如果需要芯片的功耗再低，则需要发送F0指令，任何状态下都可以

3、芯片接收到F0指令之后，就会进入关机状态，功耗维持在1.7uA左右

4、如果需要芯片再次接收指令，必须先将dat信号拉低40ms，让芯片被唤醒，再发送数据就可以了

4.4 通讯细节注意事项

1、控制MCU上电之后，第一时间就要将通讯IO，也就是ONELINE脚设置为高电平输出

2、尽量和KT148A芯片的通讯之间，串1K的电阻，来适配不同的电平

3、芯片的2脚PB9，在播放的时候，电压大概是3.1V左右 。一旦进入空闲状态，此IO会变成2.8V左右

因为芯片内部有一个空闲进入低功耗待机的机制。

1. 用户自己更换声音

芯片支持通过串口更换声音，需要的工具如下：

1. PC端的音频压缩软件---我们提供
2. PC端的下载工具软件---我们提供
3. USB转TTL的串口工具---推荐使用CH340G的小模块

5.1 第1步产生音频文件

1、这个可以通过TTS合成软件，自己生成mp3或者wav文件 。也可以找真人录音等等方式

2、获取了这些音频文件之后，自己可以试听一下效果

3、音频的效果，必须是在这一步完成，包括，修音、去头去尾，调整好音量大小等等

待续。。。。。。。。。

5.2 第2步--转换音频文件

1、使用我们提供的工具软件，格式只能选择F1A

2、采样率和码率，就自己去灵活的选择了，一般推荐“采样率16K”，码率6K ，效果就很好了

如果空间允许，就自由发挥

3、添加文件，选择输出的目录  ，最后点击转换就可以了

1. 他会将原始的音频文件，生成为xxx.f1a格式的文件，注意这个文件在电脑端是不能播放的，只能下载到芯片里面去解码播放

2.3 第3步--使用串口下载工具下载音频

1、一定要把芯片的5脚对地短路再上电 ，听到喇叭“滴”的一声，松开就可以了

2、这个时候，芯片就自动进入到下载状态

3、然后，连接串口模块到电脑，USB转TTL的TX接芯片的2脚，USB转TTL的RX接芯片的3脚，然后共地 。就可以了

4、点击上位机上面的，打开串口，波特率固定115200 ，选择导入文件，再点击“下载全部”，等到下载完成即可

5、注意，下载完了之后，可以用芯片的4脚对地触发一下，试听下载的声音文件