ISD 1700 系列数码语音电路
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(中文版)
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前 言
ISD1700 系列是华邦公司新推出的语音芯片,用来替代已经
停产的 ISD1400 系列及 ISD2500 系列芯片。ISD1700 系列不仅在
录音时间上有更多的选择(从 20 秒到 240 秒),而且在功能上继
承 14 及 25 系列的所有录放功能,并增加了一些更加人性化的提
示功能及对存储地址的精确操作。根据我们经营 ISD 系列芯片多
年的经验来看,ISD1700 的音质也较 14 及 25 系列有明显的提高。
本文根据华邦公司提供的 ISD1700 Design Guide Rev 1 做部
分翻译,适用于 ISD1720,ISD1730,ISD1740,ISD1750,ISD1760,
ISD1790,ISD17120,ISD17150 ,ISD17180,ISD17210,ISD17240。
我们从来不标榜权威,但一直真诚的为大家服务,希望本手
册可以帮助大家解决 ISD1700使用上的问题及语音
上的一些
难题。您也可以登陆中青论坛 www.atvoc.com/bbs,或许可以找
到您要的
,也可以和其他工程师做一些交流,得到更好的方
案。
如有纰漏,欢迎批评指正!
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目 录
一、特点: ...............................................................................................................3
二、电特性: ...........................................................................................................3
三、独立按键工作模式 ...........................................................................................4
四 管脚功能说明: .................................................................................................8
五 ISD1730 的 SPI 模式........................................................................................12
5.1 微机接口......................................................................................... 12
5.2 SPI
总述 .................................................................................. 12
5.3 SPI 处理的格式 ............................................................................... 13
5.3.1 MOSI 数据格式 ........................................................................... 13
5.3.2 MISO 数据格式 ......................................................................... 15
5.4 SPI 协议格式 ................................................................................... 16
5.4.1 SPI 命令总览: ............................................................................ 16
5.4.2 ISD1700 芯片内部寄存器............................................................ 17
六 ISD1700 的存储结构 ........................................................................................23
七 ISD1700S 典型应用电路..................................................................................25
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ISD1700 系列多段语音录放芯片
ISD1700 系列芯片是华邦公司新推出的单片优质语音录放电路,该芯
片提供多项新功能,包括内置专利的多信息管理系统,新信息提示(vAlert),
双运作模式(独立&嵌入式),以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部
包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内
存等的全方位整合系统功能。
一、特点:
·可录、放音十万次,存储
可以断电
保留一百年。
·两种控制方式,两种录音输入方式,两
种放音输出方式
·可处理多达 255 段以上信息
·有丰富多样的工作状态提示
·多种采样频率对应多种录放时间
·音质好,电压范围宽,应用灵活,价廉
物美
二、电特性:
·工作电压:2.4V-5.5V,,最高不能超过 6V
·静态电流:0.5 - 1 μA
·工作电流:20mA
用户可利用震荡电阻来自定芯片的采样频率,从而决定芯片的录放时
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间和录放音质。下
为 ISD1700 的参数表:
而芯片的采样率可以通过外部振荡电阻来调节:
三、独立按键工作模式
ISD1700 的独立按键工作模式录放电路非常简单(后附图),而且功
能强大。不仅有录、放功能,还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复
位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。
在按键模式工作时,芯片可以通过/LED 管脚给出信号来提示芯片的工
作状态,并且伴随有提示音,用户也可自定 4 种提示音效。
录音操作:
按下 REC 键,/REC 管脚电平变低后开始录音,直到松开按键使电平拉
高或者芯片录满时结束。录音结束后,录音指针自动移向下一个有效地址。
而放音指针则指向刚刚录完的那段语音地址。
放音操作:
放音操作有两种模式,分别是边沿触发和电平触发,都由/PLAY 管脚
触发。
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A)边沿触发模式:
点按一下 PLAY 键,/PLAY 管脚电平变低便开始播放当前段的语音,并
在遇到 EOM 标志后自动停止。放音结束后,播放指针停留在刚播放的语音
起始地址处,再次点按放音键会重新播放刚才的语音。在放音期间,LED
灯会闪烁直到放音结束时熄灭。如果在放音期间点按放音键会停止放音。
B)电平放音模式:
如果一直按住 PLAY 键,使/PLAY 管脚电平持续为低,那么会将芯片内
所有语音信息播放出来,并且循环播放直到松开按键将/PLAY 管脚电平拉
高。在放音期间 LED 闪烁。当放音停止,播放指针会停留在当前停止的语
音段起始位置。
快进操作:
点按一下 FWD 按钮将/FWD 端拉低,会启动快进操作。快进操作用来将
播放指针移向下一段语音信息。当播放指针到达最后一段语音处时,再次
快进,指针会返回到第一段语音。当下降沿来到/FWD 端时,快进操作还要
决定于芯片当时的状态:
A) 如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置不在最后一段,那
么指针会前进一段,到达下一段语音处。
B) 如果芯片在掉电状态并且当前播放指针的位置在最后一段,那么
指针会返回到第一段语音处。
C) 如果芯片正在播放一段语音(非最后一段),那么此时放音停止,
播放指针前进到下一段,紧接着播放新的语音。
D) 如果芯片正在播放最一段语音,那么此时,放音停止,播放指针
返回到第一段语音,紧接着播放第一段语音。
擦除操作:
擦除操作分为单段擦除和全体擦除两种擦除方式,区别如下:
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A) 单个擦除:
只有第一段或最后一段语音可以被单个擦除。点按一下 ERASE 健将
/ERASE 管脚拉低,这时具体的擦除情况要看播放指针的状态:
·如果芯片空闲并且播放指针指向第一段语音,则会删除第一段语
音,播放指针指向新的第一段语音(执行擦除操作前的第二段)
·如果芯片空闲并且播放指针指向最后一段语音,则会删除最后一段
语音,播放指针指向新的最后一段语音(执行擦除操作前的倒数第二段)
·如果芯片空闲并且播放指针指向没有指向第一或最后一段语音,则
不会删除任何语音,播放指针也不会被改变
·如果芯片当前正在播放第一段或最后一段语音,点按下 ERASE 键会
删除当前语音。
B) 全体擦除:
当按下 ERASE 键将/ERASE 管脚电平拉低超过 2.5 秒钟,会触发全体擦
除操作,删除全部语音信息。
复位操作:
如果用RESET控制此管脚,建议/RESET管脚与地之间连接一个0.1μF
电容。当/RESET被触发,芯片将播放指针和录音指针都放置在最后一段语
音信息的位置。
音量操作:
点按一下VOL键将/VOL管脚拉低会改变音量大小。每按一下,音量会
减小一档,再到达最小档后再按的话,会增加音量直到最大档,如此循环。
总共有8个音量档供用户选择,每一档会改变4dB。复位操作会将音量档放
在默认位置,即最大音量。
FT直通操作:
将/FT管脚与GND短接,持续保持在低电平会启动直通模式。出厂设
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定的是在芯片空闲状态,直通操作会将语音从Analn端直接通往喇叭端或
AUD输出口。在录音期间开启FT功能,会同时录下Analn进入的语音信号。
提示音(SE)编辑:
ISD1700S 中设计了 4 种声音来提示当前的工作状态,分别为 SE1,
SE2,SE3,SE4。
SE1:录音,下一曲或全部擦除的开始;
SE2:录音,单首擦除或最后一曲结束时;
SE3:无效地擦除操作;
SE4:全部擦除成功。
A)进入SE 编辑模式:
1. 首先保持FWD 为低3 秒左右,然后LED 会闪一下(若有SE1,
会同时播放SE1)。但是若当前曲目为最后一曲或没有录音则LED 会闪两
下(若有SE2,会同时播放SE2)。
2. 保持FWD 为低,然后按下REC 使之为低直到LED 闪一下。
3. LED 再闪一下说明已经进入SE 编辑模式;进入此模式后,当前
待编辑SE 为SE1。
B) 编辑:
进入SE 编辑模式后可按原来的方式进行录音,放音和擦除。按FWD
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可选SE1 至SE4,按FWD 后可根据LED 的闪动次数来判断当前的SE,
闪一下为SE1,闪两下为SE2,依此类推。
A)退出SE 编辑模式:
操作方法同进入方法一样。
SE 编辑的时间长度如下表所示:
四 管脚功能说明:
管脚
名称
PDIP/
SOIC
管脚
TSOP
管脚
功 能
VCCD 1 22 数字电路电源
/LED 2 23 LED 指示信号输出
/RESET 3 24 芯片复位
MISO
4 25
SPI 接口的串行输出。ISD1700 在
SCLK 下降沿之前的半个周期将数据
放置在 MISO 端。数据在 SCLK 的下
降沿时移出
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MOSI 5 26
SPI 接口的数据输入端口。主控制
芯片在 SCLK 上升沿之前的半个周期
将数据放置在 MOSI 端。数据在 SCLK
上升沿被锁存在芯片内。此管脚在空
闲时,应该被拉高
SCLK 6 27
SPI接口的时钟。由主控制芯片产
生,并且被用来同步芯片MOSI和
MISO端各自的数据输入和输出。此管
脚空闲时,必须拉高。
/SS 7 28
为低时,选择该芯片成为当前被
控制设备并且开启 SPI 接口。空闲时,
需要拉高
VSSA 8 1 模拟地
AnaIn
9 2
芯片录音或直通时,辅助的模拟
输入。需要一个交流耦合电容(典型
值为0.1uF),并且输入信号的幅值不能
超出1.0Vpp。APC寄存器的D3可以决
定Analn信号被立刻录制到存储器中,
与Mic信号混合被录制到存储器中,或
者被缓存到喇叭端并经由直通线路从
AUD/AUX输出。
MIC+ 10 3
麦克风输入+
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10
MIC- 11 4 麦克风输入-
VSSP2
12 5 负极 PWM 喇叭驱动器地
SP- 13 6 喇叭输出-
VCCP 14 7 PWM喇叭驱动器电源
SP+ 15 8 喇叭输出+
VSSP1 16 9 正极 PWM 喇叭驱动器地
AUD/
AUX
17 10
辅助输出,决定于APC寄存器的
D7,用来输出一个AUD或AUX输出。
AUD是一个单端电流输出,而AuxOut
是一个单端电压输出。他们能够被用
来驱动一个外部扬声器。出厂默认设
置为AUD。APC寄存器的D9可以使其
掉电。
AGC 18 11 自动增益控制
/VOL 19 12 音量控制
ROSC
20 13
振荡电阻ROSC用一个电阻连接
到地,决定芯片的采样频率
VCCA 21 14 模拟电路电源
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/FT
22 15
在独立芯片模式下,当 FT 一直为
低,Analn 直通线路被激活。Analn 信
号被立刻从 Analn 经由音量控制线路
发射到喇叭以及 AUD/AUX 输出。D0
所控制。该管脚有一个内部上拉设备
和一个内部防抖动设计,当在 SPI 模
式下,SPI 无视这个输入,而且直通线
路被 APC 寄存器的,允许使用按键开
关来控制开始和结束。
/PLAY 23 16 播放控制端
/REC 24 17 录音控制端
/ERASE 25 18 擦除控制端。
/FWD
26 19 快进控制端
RDY /INT 27 20
一个开路输出。
Ready(独立模式)
该管脚在录音,放音,擦除和快
进操作时保持为低,保持为高时进入
空闲状态
Interrupt(SPI 模式)
在完成 SPI 命令后,会产生一个
低信号的中断。一旦中断消除,该脚
变回为高。
VSSD 28 21 数字地
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五 ISD1730 的 SPI 模式
5.1 微机接口
主控单片机主要通过四线(SCLK,MOSI,MISO,/SS)SPI协议对
ISD1700进行串行通信。ISD1700作为从机,几乎所有的操作都可以通过这
个SPI协议来完成。为了兼容独立按键模式,一些SPI命令:PLAY,REC,
ERASE,FWD,RESET和GLOBAL_ERASE的运行类似于相应的独立按
键模式的操作。另外,SET_PLAY,SET_REC,SET_ERASE命令允许用
户指定录音、放音和擦除的开始和结束地址。此外,还有一些命令可以访
问APC寄存器,用来设置芯片模拟输入的方式。
5.2 SPI 协议总述
ISD1700系列的SPI串行接口操作遵照以下协议:
1. 一个SPI处理开始于/SS管脚的下降沿。
2. 在一个完整的SPI指令传输周期,/SS管脚必须保持低电平。
3. 数据在SCLK的上升沿锁存在芯片的MOSI管脚,在SCLK的下降
沿从MISO管脚输出,并且首先移出低位。
4. SPI指令操作码包括命令字节,数据字节和地址字节,这决定于
1700的指令类型
5. 当命令字及地址数据输入到MOSI管脚时,同时状态寄存器和当
前行地址信息从MISO管脚移出。
6. 一个SPI处理在/SS变高后启动。
7. 在完成一个SPI命令的操作后,会启动一个中断信息,并且持续
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保持为低,直到芯片收到CLR_INT命令或者芯片复位。
5.3 SPI 处理的格式
图5.3.1 描述了SPI处理的格式。指令数据以数据队列的形式从MOSI
移入芯片,第一个移入的字节是命令字节,这个字节决定了紧跟其后的数
据类型。与此同时,芯片状态以及当前行地址信息以数据队列的方式通过
MISO被返给主机。
图5.3.1 SPI协议的数据格式
5.3.1 MOSI 数据格式
MOSI是SPI接口的“主机输出从机接收端”。数据在SCLK的上升沿
锁存进芯片,并且低位首先移出。1700的SPI指令格式依赖于命令的类型,
根据不同类型的命令,指令可能是两个字节,也可能多达7个字节。MOSI
的一般序列由下表列出,送到芯片的第一个字节是命令字节,这个字节确
定了芯片将要完成的任务。其中命令字节的C4确定LED功能是否被激活。
当C4=1,LED指示被开启,功能开启后,每一个SPI指令启动后,LED灯
会闪亮一下。在命令字节之后,与之相关联的数据字节有可能包括对用来
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存储信息进行精确操作的起始和结束地址。
表 5.3.1 MOSI 数据顺序
多数的指令为两个字节,需要地址信息的指令则为七个字节。例如
LD_APC 指令为三个字节,在其第二和第三字节是指令的数据字节。
有两种11位地址的设置,即
和 ,作为二进制地址
的存放位置。芯片存储地址从第一个提示音的地址0X0000开始计算,但是
0x000-0x00F地址平均保留给了4个提示音。从0x010地址开始,才是非保留
的存储区域,即真正的录音区。
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5.3.2 MISO 数据格式
MISO即1700S的“主机接收从机发送”管脚,数据在SCLK的下降沿从
MISO管脚输出,并且低位首先移出。对应每一个指令,MISO会伴随着指令
码的输入,在前两个字节返回芯片当前的状态和行地址信息。而
RD_STATUS, RD_PLAY_PNTR, RD_REC_PNTR 和 RD_APC这些命
令会在前两个字节之后产生额外的信息(见下边的细节说明)。
表5.3.2 MISO数据时序
在输出信息中,第一字节的状态位提供了重要的信息,该信息标明了
上一个SPI命令发送后的结果。例如,第一字节中的0位(command error
bit)用来指示芯片是否接收了上一个SPI命令。而地址位则给出
了当前地址。第一和第二个数据字节的内容取决于上一个SPI命令。第五,
第六和第七字节则是重复SR0状态寄存器的内容。
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5.4 SPI 协议格式
图5.4.1 SPI时序图
在SPI命令输入到ISD1700前,SPI端口的状态应该保持如下状态:
◎ /SS=HIGH
◎ SCLK=HIGH
◎ MOSI=LOW
5.4.1 SPI 命令总览:
一个SPI命令总是由第一个命令字节开始。命令字节中的bit4位(LED)
是具有特殊用途的。这个bit4位可以控制LED的输出。如果使用者想开启
这个操作LED的功能,那么所有的SPI命令字都要将这个bit4位置1。
在SPI模式下,存储位置都可以通过行地址很容易地进行访问。主控
单片机可以访问任何行地址,包括存储SE音效的行地址(0x000-0x00F)。
像SET_PLAY,SET_REC和SET_ERASE这些命令需要一个精确地起始地
址和结束地址。如果开始地址和结束地址相同,那么ISD1700将只在这一
行进行操作。SET_ERASE操作可以精确地擦除在起始地址和结束地址间
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的所有信息。SET_REC操作从起始地址开始录音,并结束于结束地址,
并且在结束地址自动加上EOM标志。同理,SET_PLAY操作从起始地址播
放语音信息,在结束地址停止播放。
另外,SET_PLAY,SET_REC和SET_ERASE命令有一个先入先出的
缓存器,使得从一个存储块到下一个存储块之间实现无缝转移。这个先入
先出的缓存器只有在相同类型的SET命令下才有效。也就是说SET_PLAY
在SET_ERASE之后将不能利用这个缓存器,并且这是一个错误的命令,
SR0中的COM_ERR位将被置1。当芯片准备好接收第二个SPI命令时,在
SR1中的RDY位将置1。同样,在操作完成时会输出一个中断。例如,如
果两个连续但带有两对不同地址的SET_PLAY命令被正确发送后,此时缓
存器装满。在完成第一个语音信息的播放后,第一个SET_PLAY操作会遇
到一个EOM,这时不会像一般遇到EOM时自动STOP,而是继续执行第二
个SET_PLAY命令,芯片将播放第二个语音信息。这个动作将最小化任何
两个录音信息之间潜在的停留时间,且使芯片流畅地连接两个独立的信
息。
如果循环存储体系处于令人满意的状态,那么可以使用PLAY,REC,
FWD,RESET,ERASE和G_ERASE这些命令,功能类似于1700的独立
模式中相应的功能。这些命令将确保在独立模式下操作时储存机构保持一
致,但是,音效提示将不同于独立模式。如果希望在SPI模式和独立模式
之间转换,注意必须使用SET_REC和SET_ERASE以遵循循环存储体系。
5.4.2 ISD1700 芯片内部寄存器
这些寄存器可以返回1700芯片的内部状态,下边将描述每个寄存器的
数据模式:
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Status Register0(SR0)
状态寄存器SR0是两字节数据,由MISO返回。它包括5个状态位(D4:
D0)以及11个地址位(A10:A0)
表5.4.1 SR0格式
SR0
位 名称 描述
7 A2 当前行地址bit2
6 A1 当前行地址bit1
5 A0 当前行地址bit0
4 INT 当一个操作完成时,该位置1,可被
CLR_INT命令清除
3 EOM 当检测到EOM时此位置 1,可被
CLR_INT命令清除
2 PU 当芯片在SPI模式中上电后,此位置1
1 FULL 此位置1表示存储区已满。芯片不能
再录任何信息,除非旧的信息被删
除。此位只有遵循独立按键模式的存
储体系才有效
第
一
字
节
0 CMD_ERR 此位置1表示上一个SPI命令无效
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15 A10 当前行地址bit10
14 A9 当前行地址bit9
13 A8 当前行地址bit8
12 A7 当前行地址bit7
11 A6 当前行地址bit6
10 A5 当前行地址bit5
9 A4 当前行地址bit4
第
二
字
节
8 A3 当前行地址bit3
表5.4.2 SR0内容说明
Status Register1(SR1)
SR1
位 名称 描述
7 SE1 当音效1被录入后此位置1,擦除后置0
6 SE2 当音效1被录入后此位置1,擦除后置0
5 SE3 当音效1被录入后此位置1,擦除后置0
4 SE4 当音效1被录入后此位置1,擦除后置0
3 REC 此位置1表示正在录音
2 PLAY 此位置1表示正在放音
1 ERASE 此位置1表示正在擦除
0 RDY RDY=1时表示空闲,可以接收SPI命令;RDY=0
时为忙,不接受新的命令,但除了RESET,
CLR_INT,RD_STATUS,PD这些指令,当然
在REC和PLAY时,也可以接受STOP命令。当
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其他命令发送时,会被忽略且CMD_ERR被置1
表5.4.3 SR1内容说明
APC(模拟通道寄存器)
位 名称 描述 默认值
D0 VOL0
D1 VOL1
D2 VOL2
音量控制:
000=最大
111=最小
000
D3 Monitor_Input 录音时输入监听信号
0=关闭监听
1=开启监听
0
混合输入。
FT/ D6=0 线录录音 D4=0
FT/D6=1 MIC录音
FT/ D6=0 MIC 与 线
录 混 合 录
音
D4 Mix_Input
D4=1
FT/D6=1 MIC录音
0
D5 SE_Editing 0=开启音效编辑,
1=关闭音效编辑
0
SPI模式下,由此位控制直通功能
D6=0 直通功能SPI模式下开启
D6 SPI_FT
D6=1 直通功能SPI模式下关闭
1
D7 Analog Output:
AUD/AUX
选择AUD输出或AUX输出:
0=AUD,1=AUX
0
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D8 PWM SPK PWM输出:0=开启;1=关闭 0
D9 PU Analog Out 电源模拟输出:
0=ON
1=OFF
0
D10 VAlert VAlert:0=ON,1=OFF 1
D11 EOM Enable 此位置1时,用指定地址放音
(SETPLAY),在遇到EOM标志
时,放音停止。置0时,则放音持
续到直到结束地址
0
表5.4.4 APC内容说明
5.4.3 1700SPI指令表
指令
名称
命令
字节
数据
字节1
数据字节2
或起始
地址字节1
数据字节3
或起始
地址字节2
结束地址
字节1/2/3
描 述
PU 0x01 0x00 1700上电
STOP 0x02 0x00 停止当前操作
RESET 0x03 0x00 芯片复位
CLR_INT 0x04 0x00 清楚EOM标志和中
断信号
RD_STATUS 0x05 0x00 0x00 返回状态寄存器内
容
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RD_PLAY_PTR 0x06 0x00 0x00 0x00 在1,2字节返回状态
寄存器信息,2,3字
节返回放音指针
PD 0x07 0x00 芯片下电
RD_REC_PTR 0x08 0x00 0x00 0x00 在1,2字节返回状态
寄存器信息,2,3字
节返回录音指针
DEVID 0x09 0x00 0x00 读取芯片ID号在
PLAY 0x40 0x00 从当前地址放音
REC 0x41 0x00 从当前地址录音
ERASE 0x42 0x00 擦除当前段语音
G_ERASE 0x43 0x00 擦除芯片所有语音
RD_APC 0x44 0x00 0x00 0x00 返回状态寄存器信
息在1,2字节,APC
寄存器信息在 3字
节
WR_APC1 0x45
将 写 入
APC寄存器
WR_APC2 0x65 将 写 入
APC寄存器,并由
位控制音
量
WR_NVCFG 0x46 0x00 将 APC 内 容 写 入
NVCFG
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LD_NVCFG 0x47 0x00 将NVCFG内容写入
APC
FWD 0x48 0x00 将放音指针指向下
一段语音起始地址
CHK_MEM 0x49 0x00 检查环状存储体系
EXTCLK 0x4
A
0x00 外部时钟使能
SET_PLAY 0x80 0x00
从 起 始 地 址 放 音
到结束地
址E10:E0>停止
SET_REC 0x81 0x00
从 起 始 地 址 录 音
到结束地
址E10:E0>停止
SET_ERASE 0x82 0x00
从 起 始 地 址 擦 除
到结束地
址E10:E0>停止
六 ISD1700 的存储结构
在独立按键模式下,芯片内有一套环形存储结构管理系统来管理录音
段的存放。当芯片读写存储器时会检查是否合法的存储结构,若不是则
LED 会闪7 下,然后芯片将不接受任何指令除了复位和全部擦除指令。
遇到这种情况需先将芯片成功全部擦除才能复原,这样原来的内容将全部
丢失除了提示音。
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环形存储结构管理系统管理的地址是0x10 到末地址,0x00 至0x0f 为
SE 的地址。当地址指针指到末地址后,会自动跳到0x10。在此管理系统
下录音段之间是连续存放的,但首地址与末地址之间至少有一个空地址间
隔来让系统区分首末地址。
在SPI 模式下,用户可对任意地址进行操作,但若不按管理系统的方
式存储或擦除录音段,在独立按键模式下将不能操作。
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AT
VO
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中青世纪 http://www.atvoc.com
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图6.0.0 1700存储体系示意图
七 ISD1700S 典型应用电路
图 1 MIC 录音电路
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图 2 Analn 输入电路
图 3 SPI 接口控制电路
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