РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНИКИ

Программатор для записи голосовых сообщений в NAND FLASH K9F3208W0A

Осуществлена разработка электроники с целью получения специальных электронных устройств, необходимых для обеспечения серийного производства автомобильной охранной системы. Одно из них - программатор для качественной записи голосовых сообщений. Программатор разработан в виде небольшого по размерам автономного электронного устройства с питанием от сети ~220V. Позволяет записывать (в микросхемы памяти Samsung K9F3208W0A) и воспроизводить записанный голос с высоким качеством при разной скорости и длительности записи фрагментов речи. Позволяет делать копии эталонной микросхемы. Полученные таким образом микросхемы с голосовыми фрагментами могут быть использованы в самых разнообразных электронных устройствах. Например, для создания голосовых меню в автомобильных системах охраны и управления. Разработка электронного устройства  выполнена с использованием микроконтроллера PIC16F877. Применены следующие компоненты: речевой кодек MC14LC5480DW (Motorola), телефонный усилитель MC34119P, операционный усилитель LM381, жидкокристаллический модуль DV-08020S1FBLY/R (возможен любой другой аналог 8 символов на две строки). В нашей компании вы можете сделать заказ, по которому будет выполнена разработка электроники для устройств и приборов специального назначения, включая программаторы для микросхем.

 

В некоторых случаях, когда проводится разработка определенных электронных устройств и систем, требуется использовать голосовые меню, голосовые оповещения о режимах работы каких-либо устройств или перезаписываемые пользователем сообщения о чем-либо. Как правило, это бывают устройства, имеющие интерфейс связи с внешним миром в виде телефонной линии либо мобильной (GSM) связи. Управление в голосовом меню происходит нажатием кнопок на телефоне, с которого делается звонок. Все это очень удобно, надежно работает и очень красиво выглядит со стороны. Есть только одна маленькая проблема. Записывать голосовые фразы даже на этапе разработки не слишком-то удобно. А если надо записать очень много разных вариантов фраз и к тому же сделать копии на разных языках? Или, может быть, при серийном производстве каждое устройство должно быть выполнено с оригинальными фразами с учетом специфики эксплуатации или требований клиента? К тому же и динамический диапазон при записи 8-битной PCM не так уж велик, что часто вызывает перегрузку используемых усилителей и проявляется в виде хрипов на громких гласных звуках, или, при снижении громкости, не позволяет получать достаточно громкий и чистый голос в динамической головке. А после завершения разработки, в самом начале производства, встает вопрос: чем копировать эту самую микросхему памяти NAND FLASH, записанную разработчиком в системе? Ведь программаторов, поддерживающих, например, K9F3208 сейчас практически не встречается в природе (примечание: статья была написана давно, положение изменилось - сейчас отдельные программаторы поддерживают указанный тип микросхем, но описываемое устройство все равно остается востребованным для производства и совершенно необходимым при разработке электроники). А через некоторое время, как правило, возникает желание что-то переделать в готовом устройстве. И сразу же появляется необходимость изменить две-три уже записанные ранее фразы. Как быть? Эти проблемы полностью решаются описываемым программатором. Такое устройство весьма полезно как разработчику, так и производителю, так как позволяет упростить запись новых и изменение старых голосовых сообщений, уже содержащихся в памяти микросхемы, позволяет достичь максимального уровня качества записи и максимального уровня неискаженного речевого сигнала, и помогает сделать процесс записи голоса доступным даже для совершенно неподготовленного персонала.

Разработанное устройство предоставляет следующие возможности при работе с микросхемами памяти NAND FLASH K9F3208W0A

1. Прямое копирование содержимого памяти микросхем K9F3208W0A с одной микросхемы на другую.

2. Стирание (очистка) памяти микросхем K9F3208W0A.

3. Запись и перезапись голосовых фрагментов в микросхеме K9F3208W0A с использованием встроенного микрофона и корректирующего усилителя со сжатием динамического диапазона для получения высокого качества записанной речи.

4. Прослушивание записанных голосовых фрагментов через встроенный громкоговоритель.

5. Выбор скорости (качества) и длительности записываемых фрагментов.

6. Автоматическое диагностирование исправности и правильности установки микросхем K9F3208W0A.

 

Функции устройства (программатора) для записи и копирования голосовых сообщений в микросхемы

1. Копирование микросхем памяти NAND FLASH Samsung K9F3208W0A. Время копирования  одной микросхемы не более 2-х минут (типичное значение: 1 минута 53 секунды).

2. Полное стирание содержимого микросхемы. Операция занимает 2 секунды и может  быть выполнена только для микросхемы [Destination].

3. Одновременно могут обслуживаться две микросхемы: 1. Эталонная [Source] и 2.  Программируемая [Destination]. Программатор имеет две ZIF-панельки с нулевым  усилием для установки микросхем. Для микросхемы [Source] на аппаратном уровне  запрещено программирование и стирание с целью надежной защиты эталонных данных,  хранящихся в ней.

4. Последовательное воспроизведение голосовых сообщений, записанных в [Source]  или [Destination] на внутренний динамик.

5. Запись и редактирование голосовых сообщений. Допускается перезапись любого  выбранного сообщения без стирания и перезаписи уже имеющихся, записанных ранее,  сообщений.

6. При записи со встроенного микрофона обеспечивается амплитудная компрессия  сигнала с целью расширения динамического диапазона. Это позволяет получить  отсутствие искажений голоса на громких гласных звуках и сделать более  разборчивыми и более громкими тихо произнесенные при записи фраз слова, а также  позволяет уменьшить разницу в громкости записываемого сигнала при удалении  говорящего от микрофона во время записи.

7. Автоматическое диагностирование наличия и исправности установленных микросхем  путем считывания с них кода идентификации, установленного производителем.

8. Возможность записи голосовых сообщений на стандартной скорости 8000 fps и  медленной – 4000 fps с индикацией на дисплее используемой в данный момент  скорости.

9. Возможность записи сообщений длительностью 2 секунды, 4 секунды или 8 секунд  на стандартной скорости (8000 fps) и 4 секунды, 8 секунд или 16 секунд на  медленной скорости (4000 fps). Причем в одной микросхеме могут быть записаны  сообщения разной длительности в любом порядке. Это позволяет более рационально и  полно использовать имеющуюся память микросхемы и в некоторых случаях добавлять  новые сообщения в неполные кластеры уже записанной ранее микросхемы для  озвучивания вновь добавляемых функций в новых версиях программного обеспечения  разрабатываемых устройств.

10. На дисплее отображается вся необходимая информация:    

 

• Плотность записи  4000 fps / 8000 fps,
• Длительность записываемых или воспроизводимых сообщений,
• Номер записываемого или воспроизводимого сообщения,
• Информация о наличии и исправности установленных микросхем,
• Текущий режим работы.

 

Принципиальная схема программатора для записи и копирования голосовых сообщений в микросхемы памяти

 

 

Разработка электроники выполнена на микроконтроллере PIC16F877-20I/P. Применены следующие компоненты: PCM-кодек MC14LC5480DW (Motorola), телефонный усилитель MC34119P, операционный усилитель LM381 (К548УН1A), жидкокристаллический модуль DV-08020S1FBLY/R (возможен любой другой аналог 8 символов на две строки).

 

Описание программатора - устройства для записи голосовых сообщений в микросхему NAND FLASH

Программатор имеет жидкокристаллический дисплей, содержащий 2 строки по 8 символов со светодиодной подсветкой, две ZIF-панельки с нулевым усилием для установки микросхем K9F3208W0A, клавиатуру из 12 клавиш (стандартная телефонная клавиатура 3х4 линии). Габаритные размеры программатора 145х76х53мм. Имеется встроенный микрофон и громкоговоритель. Питание от сети ~220V через стандартный адаптер с выходным напряжением +12V.

 

Назначение клавиш управления программатора

[1] – Плотность записи 4000 fps / 8000 fps. По умолчанию (после включения или перезапуска) 8000 fps. Отображается слева в верхней строке на дисплее как 4F или 8F соответственно.

[2] – Длина выделяемого кластера (фрагмента памяти) для записи или воспроизведения сообщения в секундах. Может принимать значения 2, 4 или 8 секунд для стандартной скорости  (8000 fps). Следует учитывать, что на медленной скорости (4000 fps) память расходуется в два раза медленнее, а потому значение длительности записи (или воспроизведения) будет ровно в два раза больше показываемого на индикаторе. Отображается в центре верхней строки на дисплее.

[3] – Уменьшение порядкового номера записываемого или воспроизводимого сообщения. Может принимать значения от 0 до 255. Отображается справа в верхней строке на дисплее.

[4] – Увеличение порядкового номера записываемого или воспроизводимого сообщения. Может принимать значения от 0 до 255. Отображается справа в верхней строке на дисплее.

[5] – Копирование данных из микросхемы [Source] в микросхему [Destination]. Перед копированием автоматически производится полная очистка микросхемы [Destination]. Об этом выводится информация на дисплей (сообщение “ERASE” в нижней строке). До и после копирования (сообщение “WRITE” в нижней строке дисплея), а также перед стиранием, производится дополнительная проверка и идентификация микросхем [Source] и [Destination]. Кроме того, при копировании производится контроль регистра STATUS микросхемы K9F3208W0A (в конце каждой страницы, в соответствии с протоколом обмена на данную микросхему) на предмет выявления возможных ошибок при записи данных. В случае обнаружения ошибки на дисплей выводится надпись “ERROR!” и раздается прерывистый звуковой сигнал. Во время копирования справа в верхней строке дисплея выводится число, соответствующее количеству скопированных Мбит памяти. Микросхема K9F3208W0A имеет емкость 32 Мбита.

[6] – Стирание микросхемы [Destination]. Выводится сообщение на дисплей: “ERASE” в нижней строке.

[7] – Воспроизведение (последовательное) голосовых фраз, записанных в микросхему [Source]. Начинается с номера, указанного на дисплее и изменяемого клавишами [3] и [4]. Выводится информация на дисплей: “PLAY” в нижней строке.

[8] – Воспроизведение (последовательное) голосовых фраз, записанных в микросхему [Destination]. Начинается с номера, указанного на дисплее и изменяемого клавишами [3] и [4]. Выводится информация на дисплей: “PLAY” в нижней строке.

[9] – Запись голоса в микросхему [Destination] начиная с номера, указанного на дисплее. Используется выбранная и отображаемая на дисплее плотность записи и длительность сообщений. Запись производится только для одного номера выбранного сообщения. Для записи следующего сообщения, следует нажать клавишу [4], что приведет к увеличению на 1 порядкового номера текущего выбранного сообщения. Затем можно провести запись голосовой фразы, нажав клавишу [9]. И так далее.

[0] – Определение наличия и исправности установленных микросхем. Эта функция выполняется также автоматически при включении питания программатора и при запуске любого режима работы. Возможны четыре варианта отображения информации на дисплее:

“S – D – 3208” – установлены обе микросхемы: [Source] и [Destination]

“S – x – 3208” – установлена только микросхема [Source]

“x – D – 3208” – установлена только микросхема [Destination]

“NO CHIP!” – не установлена ни одна микросхема

[*] Перезапуск программатора.

[#] Завершение записи голосовой фразы до истечения установленной длительности или выход из любого режима работы, кроме режима копирования.

Проект N9. Разработка электроники - программатора для записи и копирования голосовых сообщений в микросхемы K9F3208W0A (NAND FLASH) - выполнена Александром Петровичем Протопоповым (г. Москва). Сайт автора: https://razrabotka.pro.