16位單片機(jī)及語(yǔ)音嵌入式系統(tǒng)

單片機(jī)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的重要里程碑，單片機(jī)具有集成度高、體積小、功能強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。隨著芯片制造水平的不斷提高，芯片的功能越來(lái)越強(qiáng)，而價(jià)格卻越來(lái)越低，用其作為MCU的嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。

SPCE061A是臺(tái)灣凌陽(yáng)公司’nSP系列單片機(jī)中的16位單片機(jī)，其內(nèi)核中增加了DSP功能，特別適合語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音應(yīng)答、語(yǔ)音編碼及解碼等方面的應(yīng)用。以16位單片機(jī)作MCU，使用嵌入式語(yǔ)音技術(shù)構(gòu)成的語(yǔ)音嵌入式系統(tǒng)可以應(yīng)用于許多領(lǐng)域。

本書(shū)系統(tǒng)介紹了SPCE061A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、音頻壓縮算法，對(duì)匯編語(yǔ)言編程和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。與之配套的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE給了解、學(xué)習(xí)該門(mén)課程的內(nèi)容提供了極大的便利，給應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)非常直觀的平臺(tái)，書(shū)中對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

感謝臺(tái)灣凌陽(yáng)公司和北京北陽(yáng)公司為本書(shū)提供了大量產(chǎn)品資料、集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)資料以及相關(guān)資料內(nèi)容。

本書(shū)由趙定遠(yuǎn)、馬洪江任主編，趙衛(wèi)東、于曦、劉強(qiáng)、趙幼瑜、李平勇、趙陽(yáng)、張志強(qiáng)、段林濤、葉安勝、李丹等參加了本書(shū)的編寫(xiě)整理工作。

為配合教學(xué)和凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃的實(shí)施，盡管臺(tái)灣凌陽(yáng)公司和北京北陽(yáng)公司提供了大力支持，由于時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中會(huì)有錯(cuò)漏之處，敬請(qǐng)讀者給予批評(píng)指正。

有關(guān)SPCE單片機(jī)的資料、應(yīng)用信息和最新動(dòng)態(tài)，請(qǐng)讀者訪問(wèn)以下網(wǎng)站：

凌陽(yáng)公司 http://www.sunplus.com.tw

北陽(yáng)公司 http://www.unsp.com.cn

作 者

2006年6月于成都

序
前言
第1章 SPCE061A單片機(jī)簡(jiǎn)介 1
1.1 凌陽(yáng)16位單片機(jī) 1
1.2 SPCE061A簡(jiǎn)介 2
1.2.1 總述 2
1.2.2 性能 2
1.2.3 結(jié)構(gòu)概覽 3
1.2.4 芯片的引腳排列和說(shuō)明 3
1.2.5 特性 6
1.2.6 SPCE061A最小系統(tǒng) 6
1.2.7 SPCE061A開(kāi)發(fā)方法 7
1.2.8 應(yīng)用領(lǐng)域 8
第2章 SPCE061A單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 9
2.1 µ’nSP的核心結(jié)構(gòu) 9
2.1.1 ALU算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 10
2.1.2 寄存器組 10
2.1.3 數(shù)據(jù)總線和地址總線 12
2.2 SPCE061A片內(nèi)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 13
2.2.1 RAM 13
2.2.2 堆棧 13
2.2.3 閃存Flash 14
2.3 SPCE061A的輸入/輸出接口 17
2.3.1 I/O端口結(jié)構(gòu) 17
2.3.2 并行I/O端口的控制向量組合 19
2.3.3 B端口的特殊功能 23
2.4 時(shí)鐘電路 26
2.5 PLL鎖相環(huán)（Phase Lock Loop） 26
2.6 系統(tǒng)時(shí)鐘 27
2.7 時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào) 28
2.8 Timer定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 30
2.9 睡眠與喚醒 37
2.9.1 睡眠 37
2.9.2 喚醒 37
2.10 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC 38
2.10.1 ADC的控制 38
2.10.2 MIC_IN通道方式ADC 43
2.10.3 LINE_IN模式的ADC操作 44
2.11 DAC方式音頻輸出 46
2.12 低電壓監(jiān)測(cè)/低電壓復(fù)位（LVD/LVR） 48
2.12.1 低電壓監(jiān)測(cè)LVD（Low Voltage Detect） 48
2.12.2 低電壓復(fù)位LVR（Low Voltage Reset） 49
2.13 串行設(shè)備輸入輸出端口（SIO） 50
2.14 通用異步串行接口UART 53
2.15 保密設(shè)定 57
2.16 看門(mén)狗計(jì)數(shù)器（WatchDog） 57
習(xí)題與思考題 58
第3章 尋址方式與指令系統(tǒng) 59
3.1 指令系統(tǒng)的概述及符號(hào)約定 59
3.2 數(shù)據(jù)傳送指令 60
3.3 算術(shù)運(yùn)算 64
3.3.1 加法運(yùn)算 64
3.3.2 減法運(yùn)算 66
3.3.3 帶進(jìn)位的加減運(yùn)算 67
3.3.4 取補(bǔ)運(yùn)算 68
3.3.5 SPCE061A的乘法指令 68
3.3.6 SPCE061A的n項(xiàng)內(nèi)積運(yùn)算指令 69
3.3.7 比較運(yùn)算（影響標(biāo)志位N、Z、S、C） 70
3.4 SPCE061A的邏輯運(yùn)算 71
3.4.1 邏輯與 71
3.4.2 邏輯或 72
3.4.3 邏輯異或 74
3.4.4 測(cè)試（TEST） 75
3.4.5 SPCE061A的移位操作 77
3.5 SPCE061A的控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令 79
3.6 偽指令 83
3.6.1 偽指令的語(yǔ)法格式及特點(diǎn) 83
3.6.2 偽指令符號(hào)約定 83
3.6.3 標(biāo)準(zhǔn)偽指令 84
3.6.4 宏定義與調(diào)用 95
3.6.5 段的定義與調(diào)用 98
3.6.6 結(jié)構(gòu)的定義與調(diào)用 99
3.6.7 過(guò)程的定義與調(diào)用 102
3.6.8 偽指令的應(yīng)用舉例 103
習(xí)題與思考題 113
第4章 程序設(shè)計(jì) 114
4.1 µ’nSP IDE的項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu) 114
4.2 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 115
4.2.1 編譯器中代碼流動(dòng)結(jié)構(gòu) 115
4.2.2 一個(gè)簡(jiǎn)單的匯編代碼 116
4.2.3 匯編的語(yǔ)法格式 117
4.2.4 匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu) 119
4.2.5 嵌套與遞歸 133
4.3 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 136
4.3.1 µ’nSP支持的C語(yǔ)言算邏操作符（#） 136
4.3.2 C語(yǔ)言支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型 136
4.3.3 程序調(diào)用協(xié)議 137
4.3.4 C語(yǔ)言的嵌入式匯編 147
4.3.5 利用嵌入式匯編實(shí)現(xiàn)對(duì)端口寄存器的操作 149
4.4 應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 151
4.4.1 查表程序 151
4.4.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換程序 155
習(xí)題與思考題 160
第5章 中斷系統(tǒng) 161
5.1 中斷的概述 161
5.2 SPCE061A中斷系統(tǒng) 162
5.2.1 中斷源 162
5.2.2 中斷控制 165
5.2.3 中斷響應(yīng) 169
5.2.4 中斷服務(wù)流程 171
5.3 中斷系統(tǒng)的應(yīng)用 172
5.3.1 單中斷源的應(yīng)用 172
5.3.2 多中斷源應(yīng)用 187
習(xí)題與思考題 195
第6章 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE介紹 196
6.1 綜述 196
6.2 菜單 196
6.2.1 文件（File） 197
6.2.2 編輯（Edit） 198
6.2.3 視圖（View） 199
6.2.4 項(xiàng)目（Project） 200
6.2.5 編譯（Build） 201
6.2.6 工具（Tools） 201
6.2.7 幫助（Help） 202
6.2.8 調(diào)試（Debug） 202
6.3 工具欄 203
6.4 窗口 205
6.4.1 Workspace 窗口 206
6.4.2 編輯（Edit）窗口 207
6.4.3 文本編輯器 207
6.4.4 二進(jìn)制編輯器 207
6.4.5 輸出（Output）窗口 208
6.4.6 編譯輸出窗口 209
6.4.7 調(diào)試輸出窗口 209
6.4.8 查找輸出窗口 209
6.4.9 調(diào)試（Debug）窗口 209
6.4.10 其他窗口 215
6.5 項(xiàng)目 216
6.5.1 建立項(xiàng)目 216
6.5.2 在項(xiàng)目中新建C文件（.C） 217
6.5.3 在項(xiàng)目中新建匯編文件（.asm） 217
6.5.4 在項(xiàng)目中新建頭文件（.H） 218
6.5.5 在項(xiàng)目中新建文本文件（.txt） 218
6.5.6 在項(xiàng)目中添加/刪除文件 219
6.5.7 在項(xiàng)目中使用資源 220
6.5.8 項(xiàng)目選項(xiàng)的設(shè)置 220
6.5.9 項(xiàng)目的編譯 224
6.6 代碼剖視器（profiler）的使用及功能 224
6.6.1 激活Profile方法 224
6.6.2 使用Profile的步驟 225
6.7 舉例 227
習(xí)題與思考題 236
第7章 凌陽(yáng)音頻壓縮算法 237
7.1 背景介紹 237
7.1.1 音頻的概述（特點(diǎn)、分類(lèi)） 237
7.1.2 數(shù)字音頻的采樣和量化 237
7.1.3 音頻格式的介紹 237
7.1.4 語(yǔ)音壓縮編碼基礎(chǔ) 239
7.1.5 語(yǔ)音合成、辨識(shí)技術(shù) 240
7.2 凌陽(yáng)音頻簡(jiǎn)介 241
7.2.1 凌陽(yáng)音頻壓縮算法的編碼標(biāo)準(zhǔn) 241
7.2.2 壓縮分類(lèi) 241
7.2.3 凌陽(yáng)常用的音頻形式和壓縮算法 242
7.2.4 凌陽(yáng)語(yǔ)音的播放、錄制、合成和辨識(shí) 242
7.3 常用的應(yīng)用程序接口API的功能介紹及應(yīng)用 243
7.3.1 概述 243
7.3.2 SACM_A2000 243
7.3.3 SACM_S480 249
7.3.4 SACM_S240 253
7.3.5 SACM_MS01 257
7.3.6 SACM_DVR 262
7.4 語(yǔ)音壓縮方法 269
7.5 鍵控放音程序介紹 270
7.6 語(yǔ)音辨識(shí) 275
習(xí)題與思考題 283
第8章 µ’nSP單片機(jī)應(yīng)用及開(kāi)發(fā)技術(shù) 284
8.1 µ’nSP的應(yīng)用領(lǐng)域 284
8.1.1 用于數(shù)字信號(hào)處理 284
8.1.2 用于開(kāi)發(fā)研制便攜移動(dòng)式終端 285
8.1.3 用于開(kāi)發(fā)嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 285
8.2 SPCE061A單片機(jī)的應(yīng)用舉例 286
8.2.1 單片機(jī)報(bào)時(shí)及作息時(shí)間控制 287
8.2.2 熱敏電阻溫度計(jì) 289
8.2.3 三角波、正弦波、方波波形發(fā)生器 293
8.2.4 紅外遙控 296
8.2.5 SPCE061A做語(yǔ)音錄放 300
8.2.6 語(yǔ)音識(shí)別 302
8.3 數(shù)字濾波程序 307
8.3.1 µ’nSP實(shí)現(xiàn)FIR濾波：乘-累加（MAC）功能 307
8.3.2 用µ’nSP實(shí)現(xiàn)低通FIR濾波器 308
8.3.3 用µ’nSP實(shí)現(xiàn)FIR濾波需要注意的問(wèn)題 311
8.3.4 濾波系數(shù)出現(xiàn)負(fù)數(shù)時(shí)的濾波運(yùn)算 312
8.4 卷積編碼以及數(shù)字比特譯碼 313
8.4.1 卷積碼編碼和維特比譯碼 313
8.4.2 用µ’nSP實(shí)現(xiàn)卷積編譯碼 316
8.5 CRC校驗(yàn)程序 320
8.5.1 CRC簡(jiǎn)介 320
8.5.2 CRC原理 321
附錄A C-Lib中的函數(shù)集 324
附錄B μ’nSP的指令集 335
附錄C µ’nSP匯編器偽指令集 345
附錄D µ’nSP編譯的相關(guān)錯(cuò)誤信息 347
附錄E 端口速查表 354
附錄F 符號(hào)約定 356
參考文獻(xiàn) 357