玩转语音合成芯片TTS芯片,看这一篇

前言

什么是语音合成芯片：语音合成芯片也称为TTS芯片，即文字转语音芯片，是一种能够将输入的文字信息转换为语音输出的芯片。通过TTS芯片，我们可以将文字信息转化为自然语音，实现人机语音交互。

语音合成芯片的应用非常广泛。例如，在智能家居领域，它可以用于语音控制家电设备；在车载设备中，它可以实时播报导航信息或交通提醒；在医疗设备中，它可以帮助医生或患者获取语音形式的医疗信息；在机器人领域，它使得机器人能够与人类进行语音交互，提高人机交互的便捷性和自然性。

一、芯片介绍

我们以市场中主流的TTS芯片SYN为例，它是一款性/价比更高，效果更自然的一款高端语音合成芯片。本芯片通过UART接口，接收待合成的文本数据，实现文本到语音（或TTS语音）的转换。

二、功能介绍

①、支持清晰、自然、准确的任意中文文本的合成，文本编码可采用GB、GBK、Unicode和UTF8四种编码方式。

②、芯片支持文本智能分析处理功能，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，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。

③、支持多音字和姓氏处理、多个发音人、音量、语速、语调调整、提示音等

④、支持低功耗模式、UART通讯方式。支持多种控制命令等

三、应用场景

车载终端智慧停车智能家居智能闹钟

考勤终端公交报站智能手表智能家电

排队叫号预警终端智能门铃智能药盒

仪器仪表智能玩具智能门锁智能穿戴

语音对讲自助终端血压计充电桩

四、最小系统

最小系统包括：控制器模块、语音合成芯片、功放模块和喇叭。

主控制器和语音合成芯片之间通过UART接口连接，主控芯片UART接口向语音合成芯片发送控制命令和文本，语音合成芯片把接收到的文本合成为语音信号输出，输出的信号经功率放大器进行放大后连接到喇叭进行播放。

五、软件设计

1、串口命令

说明：上位机通过串口发送给语音合成芯片的所有命令和数据都需要用“帧”的方式进行封装后传输。

公共命令汇总

语音合成命令汇总

举例：播放文本编码格式为“GBK”的文本“宇音天下”

命令帧：0xFD0xx0A0xxxD30xEE0xD20xF40xCC0xEC0xCF0xC2

2、控制标记

说明：汉字博大精深的文化底蕴，和当前技术发展的限制，语音合成还不能做到百分之百的准确。为满足客户在各种复杂环境的个性化需求，特推出以下文本控制标记，用于灵活控制汉字发音的变化。

部分控制标记

控制标记举例：

举例：设置TTS音量为10级

命令帧：0xFD0xxxxx5B0xxxx5D

举例：设置TTS语速为10级

命令帧：0xFD0xxxxx5B0xxxx5D

3、提示音

SYN语音合成芯片内集成了多首声音提示音，可用于不同行业不同场合的信息提醒、报警等功能。例如：刷卡音，门铃音，警报音等。

部分提示音举例

举例：播放名称为“sound”的提示音

命令帧：FDA1736FE

4、C语言范例

#includereg51.h

#includestring.h

voidmain(void)

{

/需要发送的文本******************/

charcodetext[]={"欢迎使用宇音天下研发的语音合成芯片"};

unsignedcharheadOfFrame[5];

unsignedcharlength;

unsignedinti=0;

length=strlen(text);//需要发送文本的长度

/串口的初始化********************/

TL1=0xFA;//在11.MHz下，设置波特率bps，工作方式2

TH1=0xFA;

TMOD=0x20;

SCON=0x50;//串口工作方式1，允许接收

PCON=0x80;

EA=0;

REN=1;

TI=0;//发送中断标志位置零

RI=0;//接收中断标志位置零

TR1=1;//定时器1用作波特率发生

/发送过程*********************/

headOfFrame[0]=0xFD;//构造帧头FD

headOfFrame[1]=0x00;//构造数据区长度的高字节

headOfFrame[2]=length+2;//构造数据区长度的低字节

headOfFrame[3]=0x01;//构造命令字：合成播放命令

headOfFrame[4]=0x01;//构造命令参数：编码格式为GBK

for(i=0;i5;i++)//依次发送构造好的5个帧头字节

{

SBUF=headOfFrame[i];

while(TI==0){;}//等待发送中断标志位置位

TI=0;//发送中断标志位清零

}

for(i=0;ilength;i++)//依次发送待合成的文本数据

{

SBUF=text[i];

while(TI==0){;}

TI=0;

}

//while(1);

}

六、硬件设计

1、通讯方式

语音合成芯片支持UART接口通讯方式，可通过UART接口接收上位机发送的命令和数据。

2、引脚定义

3、参考电路

4、电源电路设计

3.1V-4.2V单独供电，接VCC口。POPEN、BAUD0、BAUD1、WAKEUP默认均有上拉电阻，如果IO需要上拉请上拉到VDDIO，而不是VCC。

功放参考电路

5、芯片参数

特性极限值

电压工作范围

6、模块说明

模块实物图

模块尺寸

模块引脚图

模块引脚定义

结语

智能语音技术正在引领人机交互进入全新的时代。其卓越的语音处理能力、高度集成化和小型化设计，以及不断优化的低功耗特性，使得语音合成芯片在智能家居、智能车载、可穿戴设备等多个领域展现出广阔的应用前景。

在此，我们期待语音合成芯片技术的不断创新与发展，为人与人、人与机器之间的沟通搭建起更加便捷、高效的桥梁，共同开启智能语音交互的新篇章。