16位单片机及语音嵌入式系统

单片机的出现是计算机发展史上的重要里程碑，单片机具有集成度高、体积小、功能强、可靠性高等特点。随着芯片制造水平的不断提高，芯片的功能越来越强，而价格却越来越低，用其作为MCU的嵌入式系统得到了广泛的应用。

SPCE061A是台湾凌阳公司’nSP系列单片机中的16位单片机，其内核中增加了DSP功能，特别适合语音识别、语音应答、语音编码及解码等方面的应用。以16位单片机作MCU，使用嵌入式语音技术构成的语音嵌入式系统可以应用于许多领域。

本书系统介绍了SPCE061A芯片的内部结构、指令系统、中断系统、音频压缩算法，对汇编语言编程和C语言程序设计进行了分析。与之配套的集成开发环境IDE给了解、学习该门课程的内容提供了极大的便利，给应用系统开发提供了一个非常直观的平台，书中对其进行了详细介绍。

感谢台湾凌阳公司和北京北阳公司为本书提供了大量产品资料、集成开发平台资料以及相关资料内容。

本书由赵定远、马洪江任主编，赵卫东、于曦、刘强、赵幼瑜、李平勇、赵阳、张志强、段林涛、叶安胜、李丹等参加了本书的编写整理工作。

为配合教学和凌阳大学计划的实施，尽管台湾凌阳公司和北京北阳公司提供了大力支持，由于时间仓促，书中会有错漏之处，敬请读者给予批评指正。

有关SPCE单片机的资料、应用信息和最新动态，请读者访问以下网站：

凌阳公司 http://www.sunplus.com.tw

北阳公司 http://www.unsp.com.cn

作 者

2006年6月于成都

序
前言
第1章 SPCE061A单片机简介 1
1.1 凌阳16位单片机 1
1.2 SPCE061A简介 2
1.2.1 总述 2
1.2.2 性能 2
1.2.3 结构概览 3
1.2.4 芯片的引脚排列和说明 3
1.2.5 特性 6
1.2.6 SPCE061A最小系统 6
1.2.7 SPCE061A开发方法 7
1.2.8 应用领域 8
第2章 SPCE061A单片机硬件结构 9
2.1 µ’nSP的核心结构 9
2.1.1 ALU算术逻辑运算单元 10
2.1.2 寄存器组 10
2.1.3 数据总线和地址总线 12
2.2 SPCE061A片内存储器结构 13
2.2.1 RAM 13
2.2.2 堆栈 13
2.2.3 闪存Flash 14
2.3 SPCE061A的输入/输出接口 17
2.3.1 I/O端口结构 17
2.3.2 并行I/O端口的控制向量组合 19
2.3.3 B端口的特殊功能 23
2.4 时钟电路 26
2.5 PLL锁相环（Phase Lock Loop） 26
2.6 系统时钟 27
2.7 时间基准信号 28
2.8 Timer定时器/计数器 30
2.9 睡眠与唤醒 37
2.9.1 睡眠 37
2.9.2 唤醒 37
2.10 模拟数字转换器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方式音频输出 46
2.12 低电压监测/低电压复位（LVD/LVR） 48
2.12.1 低电压监测LVD（Low Voltage Detect） 48
2.12.2 低电压复位LVR（Low Voltage Reset） 49
2.13 串行设备输入输出端口（SIO） 50
2.14 通用异步串行接口UART 53
2.15 保密设定 57
2.16 看门狗计数器（WatchDog） 57
习题与思考题 58
第3章 寻址方式与指令系统 59
3.1 指令系统的概述及符号约定 59
3.2 数据传送指令 60
3.3 算术运算 64
3.3.1 加法运算 64
3.3.2 减法运算 66
3.3.3 带进位的加减运算 67
3.3.4 取补运算 68
3.3.5 SPCE061A的乘法指令 68
3.3.6 SPCE061A的n项内积运算指令 69
3.3.7 比较运算（影响标志位N、Z、S、C） 70
3.4 SPCE061A的逻辑运算 71
3.4.1 逻辑与 71
3.4.2 逻辑或 72
3.4.3 逻辑异或 74
3.4.4 测试（TEST） 75
3.4.5 SPCE061A的移位操作 77
3.5 SPCE061A的控制转移类指令 79
3.6 伪指令 83
3.6.1 伪指令的语法格式及特点 83
3.6.2 伪指令符号约定 83
3.6.3 标准伪指令 84
3.6.4 宏定义与调用 95
3.6.5 段的定义与调用 98
3.6.6 结构的定义与调用 99
3.6.7 过程的定义与调用 102
3.6.8 伪指令的应用举例 103
习题与思考题 113
第4章 程序设计 114
4.1 µ’nSP IDE的项目组织结构 114
4.2 汇编语言程序设计 115
4.2.1 编译器中代码流动结构 115
4.2.2 一个简单的汇编代码 116
4.2.3 汇编的语法格式 117
4.2.4 汇编语言的程序结构 119
4.2.5 嵌套与递归 133
4.3 C语言程序设计 136
4.3.1 µ’nSP支持的C语言算逻操作符（#） 136
4.3.2 C语言支持的数据类型 136
4.3.3 程序调用协议 137
4.3.4 C语言的嵌入式汇编 147
4.3.5 利用嵌入式汇编实现对端口寄存器的操作 149
4.4 应用程序设计 151
4.4.1 查表程序 151
4.4.2 数制转换程序 155
习题与思考题 160
第5章 中断系统 161
5.1 中断的概述 161
5.2 SPCE061A中断系统 162
5.2.1 中断源 162
5.2.2 中断控制 165
5.2.3 中断响应 169
5.2.4 中断服务流程 171
5.3 中断系统的应用 172
5.3.1 单中断源的应用 172
5.3.2 多中断源应用 187
习题与思考题 195
第6章 集成开发环境IDE介绍 196
6.1 综述 196
6.2 菜单 196
6.2.1 文件（File） 197
6.2.2 编辑（Edit） 198
6.2.3 视图（View） 199
6.2.4 项目（Project） 200
6.2.5 编译（Build） 201
6.2.6 工具（Tools） 201
6.2.7 帮助（Help） 202
6.2.8 调试（Debug） 202
6.3 工具栏 203
6.4 窗口 205
6.4.1 Workspace 窗口 206
6.4.2 编辑（Edit）窗口 207
6.4.3 文本编辑器 207
6.4.4 二进制编辑器 207
6.4.5 输出（Output）窗口 208
6.4.6 编译输出窗口 209
6.4.7 调试输出窗口 209
6.4.8 查找输出窗口 209
6.4.9 调试（Debug）窗口 209
6.4.10 其他窗口 215
6.5 项目 216
6.5.1 建立项目 216
6.5.2 在项目中新建C文件（.C） 217
6.5.3 在项目中新建汇编文件（.asm） 217
6.5.4 在项目中新建头文件（.H） 218
6.5.5 在项目中新建文本文件（.txt） 218
6.5.6 在项目中添加/删除文件 219
6.5.7 在项目中使用资源 220
6.5.8 项目选项的设置 220
6.5.9 项目的编译 224
6.6 代码剖视器（profiler）的使用及功能 224
6.6.1 激活Profile方法 224
6.6.2 使用Profile的步骤 225
6.7 举例 227
习题与思考题 236
第7章 凌阳音频压缩算法 237
7.1 背景介绍 237
7.1.1 音频的概述（特点、分类） 237
7.1.2 数字音频的采样和量化 237
7.1.3 音频格式的介绍 237
7.1.4 语音压缩编码基础 239
7.1.5 语音合成、辨识技术 240
7.2 凌阳音频简介 241
7.2.1 凌阳音频压缩算法的编码标准 241
7.2.2 压缩分类 241
7.2.3 凌阳常用的音频形式和压缩算法 242
7.2.4 凌阳语音的播放、录制、合成和辨识 242
7.3 常用的应用程序接口API的功能介绍及应用 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 语音压缩方法 269
7.5 键控放音程序介绍 270
7.6 语音辨识 275
习题与思考题 283
第8章 µ’nSP单片机应用及开发技术 284
8.1 µ’nSP的应用领域 284
8.1.1 用于数字信号处理 284
8.1.2 用于开发研制便携移动式终端 285
8.1.3 用于开发嵌入式计算机应用系统 285
8.2 SPCE061A单片机的应用举例 286
8.2.1 单片机报时及作息时间控制 287
8.2.2 热敏电阻温度计 289
8.2.3 三角波、正弦波、方波波形发生器 293
8.2.4 红外遥控 296
8.2.5 SPCE061A做语音录放 300
8.2.6 语音识别 302
8.3 数字滤波程序 307
8.3.1 µ’nSP实现FIR滤波：乘-累加（MAC）功能 307
8.3.2 用µ’nSP实现低通FIR滤波器 308
8.3.3 用µ’nSP实现FIR滤波需要注意的问题 311
8.3.4 滤波系数出现负数时的滤波运算 312
8.4 卷积编码以及数字比特译码 313
8.4.1 卷积码编码和维特比译码 313
8.4.2 用µ’nSP实现卷积编译码 316
8.5 CRC校验程序 320
8.5.1 CRC简介 320
8.5.2 CRC原理 321
附录A C-Lib中的函数集 324
附录B μ’nSP的指令集 335
附录C µ’nSP汇编器伪指令集 345
附录D µ’nSP编译的相关错误信息 347
附录E 端口速查表 354
附录F 符号约定 356
参考文献 357