机载告警语音输出装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机载告警语音输出装置，包含FPGA芯片、语音解码电路、运算放大电路，FPGA芯片用于通过I2C总线完成对语音芯片相关控制寄存器的初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等，以及从语音文件中提取语音数据通过I2S总线传输到语音解码电路；语音解码电路包含语音芯片和外围电路，用于对语音数据进行解码、D/A转换后输出单端模拟信号给运算放大电路；运算放大电路对模拟信号经运算放大电路带通滤波、增益调节、功率放大输出后输出差分模拟信号。本发明专利技术消除了噪声及失真，确保语音清晰、高品质。

【技术实现步骤摘要】
机载告警语音输出装置
本专利技术涉及航空电子产品语音告警系统
，应用该技术可实现高品质机载告警语音输出；仅需一个告警语音输出装置可以满足机通或音频控制盒对多条语音幅值与负载的同一要求。
技术介绍
在航空电子产品的语音告警系统
，传统机载告警语音输出装置存在背景噪声大、语音播放瞬间或播放过程中出现尖锐噪声、语音失真等问题；为了满足不同语音输出幅度与负载的同一要求，传统机载告警语音输出设计针对每条语音设计一个告警语音输出电路。本技术专利即描述了实现高品质机载告警语音输出设计方法，告警语音清晰、无噪声、无失真，满足机载告警语音高品质的需求；一个告警语音输出电路设计实现对多条语音幅值与负载的同一要求，满足机载设备低功耗、
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种高品质的机载告警语音输出装置，一方面实现告警语音清晰、无噪声、无失真，达到输出高品质机载告警语音的目的；另一方面一个告警语音输出电路设计实现对多条语音幅值与负载的同一要求，大大节省空间与功耗，达到机载设备低功耗、小型化的目的。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：一种机载告警语音输出装置，包含FPGA芯片、语音解码电路、运算放大电路，FPGA芯片用于通过I2C总线完成对语音芯片相关控制寄存器的初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等，以及从语音文件中提取语音数据通过I2S总线传输到语音解码电路；语音解码电路包含语音芯片和外围电路，用于对语音数据进行解码、D/A转换后输出单端模拟信号给运算放大电路；运算放大电路对模拟信号进行带通滤波、增益调节、功率放大输出后输出差分模拟信号。进一步，机载告警语音输出装置还包含处理器和FLASH，FLASH用于存储各个语音文件，处理器用于根据告警指令从FLASH中调取要求的语音文件，并将语音文件通过PCIe总线写入到FPGA的内存。优选地，FPGA芯片上配置的程序包含有初始化模块、外部总线通讯模块、PCIe总线通讯模块、I2C总线模块、I2S总线模块、语音输出控制模块，初始化模块用于对语音芯片的相关寄存器进行初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等；外部总线通讯模块用于实现外部指令的接收以及状态信号的反馈；PCIe总线通讯模块用于实现处理器与FPGA之间的通讯；I2C总线模块为语音数据传输控制模块提供I2C总线接口；I2S总线模块为语音数据传输控制模块提供I2S总线接口；语音输出控制模块用于从语音文件中提取语音数据，语音音量控制，采用语音数据插零的方法消除因语音文件录音质量问题导致的随机噪声，以及实现根据外部指令控制选择性告警语音的单次播放、循环播放、中断或停止。优选地，运算放大电路包含差分放大电路和反相放大电路，差分放大电路用于带通滤波、信号放大以及增加驱动能力，输出模拟语音信号的正端，反相放大电路用于将模拟语音信号的正端反相至负端，以及增大驱动能力。优选地，运算放大电路包含运放N1、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C5、电容C6、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20和电容C22，运放N1的第一输入正端与电阻R19、电阻R20、电容C17的一端相连，电阻R20的另一端与地AGND连接，电阻R19、电容C17的另一端与运放N1的第一输出端连接，运放N1的第一输入负端与电阻R17、电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与地AGND连接，电阻R17的另一端与电容C22的一端连接，电容C22的另一端与语音解码电路输出的单端模拟量语音信号连接，运放N1的第一输出端与电阻R21、电阻R24的一端连接，电阻R21的另一端与负载的正端连接，电阻R24的另一端与运放N1的第二输入负端、电阻R23、电容C18的一端连接，电阻R23、电容C18的另一端与运放N1的第二输出端连接，运放N1的第二输出端与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与负载的负端连接，运放N1的第二输入正端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与地AGND连接，电源+15VA与运放N1的VCC脚、电容C5、电容C19的一端连接，电容C5、电容C19的另一端与地AGND连接，电源-15VA与运放N1的VEE脚、电容C6、电容C20的一端连接，电容C5、电容C19的另一端与地AGND连接。优选地，机载告警语音输出装置还包含“格式工厂”软件，用于对语音文件的处理，可以实现语音文件中的语音数据的放大或缩小，处理后的语音文件作为播放文件存储在FLASH中。本专利技术的有益效果在于：a)使用该机载告警语音输出装置输出的告警语音清晰、无噪声、无失真，满足机载告警语音高品质的需求，该机载告警语音输出装置可以实现对多条语音幅值与负载的同一要求，满足机载设备低功耗、小型化的需求，同时该告警语音输出电路可以灵活嵌入到不同设备而不影响该嵌入设备的正常功能，方便系统级功能划分与设计，市场前景广阔。b)推广使用该设计方法，可以显著提高语音输出品质，应用到汽车、船舶等工业领域产生良好的经济效益。附图说明图1为机载告警语音输出装置的硬件结构示意图。图2为语音解码电路的结构示意图。图3为运算放大电路的结构示意图。图4为FPGA芯片上的软件结构示意图。图5为“格式工厂”软件处理语音文件示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本实施例所示一种机载告警语音输出装置，其硬件结构参见图1所示，主要包含FPGA芯片、语音解码电路、运算放大电路，FPGA芯片用于通过I2C总线完成对语音芯片相关控制寄存器的初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等，以及从语音文件中提取语音数据通过I2S总线传输到语音解码电路；语音解码电路包含语音芯片和外围电路，用于对语音数据进行解码、D/A转换后输出单端模拟信号给运算放大电路；运算放大电路对模拟信号进行带通滤波、增益调节、功率放大输出后输出差分模拟信号。机载告警语音输出装置还包含处理器和FLASH，FLASH用于存储各个语音文件。因I2S总线传输语音数据到语音芯片速率比较低，为避免影响处理器完成其他任务，处理器根据告警指令从FLASH中调取要求的语音文件，并将语音文件通过PCIe总线写入到FPGA的内存。采用处理器直接将语音数据写入到FPGA内存的方式，这种使用方式可以将告警语音输出灵活嵌入到不同设备而不影响该嵌入设备的正常功能(占用处理器时间少)，方便系统级功能划分与设计。参见图4所示，FPGA芯片上配置的程序包含有初始化模块、外部总线通讯模块、PCIe总线通讯模块、I2C总线模块、I2S总线模块语音输出控制模块。初始化模块用于对语音芯片的相关寄存器进行初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等。在进行初始化配置前，先测量直流分量，然后给出语音数据的初始值，根据这个初始值可以输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等，防止因滤波电路充放电原因导致的语音开始播放时出现尖锐噪声(一般毫秒级，与滤波参数相关)。外部总线通讯模块用于实现外部指令的接收以及状态信号的反馈；PCIe总线通讯模块用于实现处理器与FPGA之间的通讯；I2C总线模块为语音数据传输控制模块提供I2C总线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载告警语音输出装置，包含FPGA芯片、语音解码电路、运算放大电路，其特征在于所述FPGA芯片用于通过I2C总线完成对语音芯片相关控制寄存器的初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等，以及从语音文件中提取语音数据通过I2S总线传输到语音解码电路；所述语音解码电路包含语音芯片和外围电路，用于对语音数据进行解码、D/A转换后输出单端模拟信号给运算放大电路；运算放大电路对模拟信号进行带通滤波、增益调节、功率放大输出后输出差分模拟信号。

【技术特征摘要】
1.一种机载告警语音输出装置，包含FPGA芯片、语音解码电路、运算放大电路，其特征在于所述FPGA芯片用于通过I2C总线完成对语音芯片相关控制寄存器的初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等，以及从语音文件中提取语音数据通过I2S总线传输到语音解码电路；所述语音解码电路包含语音芯片和外围电路，用于对语音数据进行解码、D/A转换后输出单端模拟信号给运算放大电路；运算放大电路对模拟信号进行带通滤波、增益调节、功率放大输出后输出差分模拟信号。2.根据权利要求1所述的一种机载告警语音输出装置，其特征在于还包含处理器和FLASH，FLASH用于存储各个语音文件，处理器用于根据告警指令从FLASH中调取要求的语音文件，并将语音文件通过PCIe总线写入到FPGA的内存。3.根据权利要求1所述的一种机载告警语音输出装置，其特征在于所述FPGA芯片上配置的程序包含初始化模块、外部总线通讯模块、PCIe总线通讯模块、I2C总线模块、I2S总线模块、语音输出控制模块，初始化模块用于对语音芯片的相关寄存器进行初始化配置，使输出的直流分压与语音正常播放时直流电压分量相等；外部总线通讯模块用于实现外部指令的接收以及状态信号的反馈；PCIe总线通讯模块用于实现处理器与FPGA之间的通讯；I2C总线模块为语音输出控制模块提供I2C总线接口；I2S总线模块为语音输出控制模块提供I2S总线接口；语音输出控制模块用于从语音文件中提取语音数据，语音音量控制，采用语音数据插零的方法消除因语音文件录音质量问题导致的随机噪声，以及实现根据外部指令控制选择性告警语音的单次播放、循环播放、中断或停止。4.根据权利要求1所述一种机载告警语音输出装置，其特征在于运算放大电路包含差分放大电路和反相放大电路，所述差分放大电路用于带通滤波、信号放大以及增加驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，曲国远，吉沛琦，张堃，康健斌，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31