隨著科技的發展和產品的集成化,語音晶片已經逐漸替代了多種語音設備套用在各場合。語音晶片主要特性是功耗低,抗干擾能力強,外圍器件少,控制簡單,語音保存時間久(某些語音晶片可以保存內容100年),掉電不丟失語音,部分晶片還可以重複擦寫語音內容。如汽車倒車雷達,公車報站器,銀行排隊機、語音玩具、防盜系統等設備都裝備了語音晶片。由於晶片種類眾多,功能各異,工程師在選用語音晶片會有些彷徨無策,因此給初涉語音行業的工程師提供一些語音晶片的選型參考。
1、錄音晶片及放音晶片的選擇
語音晶片從使用功能上,基本可以劃分為錄音語音晶片和放音語音晶片。設計一個使用語音晶片的產品,首先要考慮是否使用錄製現場語音,如需要錄製語音則選用帶有錄音功能的語音晶片,否則就選用只有放音功能的語音晶片。通常帶有錄音功能的語音晶片都具有回放語音的功能,但是在播放語音時,音質都沒有專門的放音語音晶片好,所以在選擇語音晶片時要權衡功能及音質方面等因素。
安防系統、會議記錄系統、錄音玩具等產品都要求具備錄音功能,這類型產品的開發都會用到錄音語音晶片,市場上有錄音功能的晶片主要有ISD1110、ISD1400、ISD1700、ISD1800、ISD2500、ISD3300、ISD4000、WTR010、wtv040、APR96000等。利用錄音晶片開發的錄音模組,擁有更為簡潔的外圍電路和更佳的效果。如WTR-S4、WTV-NAND錄音模組,這些模組利用外部的FLASH ROM作為存儲中心,因而能夠錄製更長時間的語音。
僅用到放音功能的設備很多,像治療儀、倒車雷達、報站器、報警器等。這類型的產品不需要錄製現場的語音,將已經處理過的語音利用工具下載到語音晶片播放就可以。放音晶片根據存儲方式可分為OTP ROM、FLASH ROM、EEPROM及MASK四種。
2、OTP ROM、FLASH ROM和EEPROM的選擇
OTP(One Time Programable)是指一次性可程式語音晶片,語音只能燒寫一次,適合套用在不需要修改語音、語音長度短的場合,從放音的長度上可以分為10秒、20秒、40秒、80秒、170秒、340秒。OTP語音晶片的特點是單晶片方案、價格便宜,適合中小型批量生產,即便是小數量生產也可以及時拿貨。主要套用在中低端玩具、電子琴、電動車等產品上。
FLASH ROM和EEPROM的共性是可重複擦寫、存儲空間大,可隨意更換控制方式和語音內容,能存儲更大的語音檔案。EEPROM通常都會集成在晶片中,此類型語音晶片價格比較昂貴,如ISD1700、ISD2500等。一般可以外掛的FLASH ROM有1Mbit~32Mbit,因需要用“語音晶片+FLASH”才能工作,價格比OTP的稍高,但整體售價比EEPROM的低,適合制樣或者中小型批量投產。使用FLASH ROM的語音晶片有WT588D、WTV040(需燒寫特殊程式)等。
3、MASK掩膜投產
MASK投產使得整個語音晶片方案在保持性能、功能不變的情況下成本降低將近一半,且多數語音晶片在MASK投產不需要更改外圍電路。但MASK投產需要訂單數量超過2~7萬,否則廠家會收取高額的光罩費,MASK生產時間大概要用1個月左右。目前MASK掩膜投產的晶片有WTB及WT588D(≤4Mbit FLASH ROM),其語音時間在5秒~340秒,是大批量投產的最佳選擇。
4、可以存儲更多語音的SD卡方案
SD卡已經成為當前市場上一大主流存儲載體,其價格便宜,存儲空間大,可移植性強等優點得到大部分廠家青睞。語音晶片也同樣向外置SD卡的方向發展,廠家根據主控晶片的特性設計出可以播放各種音頻格式的SD卡播放器,如WAV、MP3、WMA、AD4等主流音頻格式。WTM-SD模組、USBSD模組 在外掛SD卡的時候可以播放WAV、MP3音頻格式,WTV020-SD模組可以播放AD4、WAV音頻格式等。這類型模組的播放時間均能達到數十小時。
5、從語音音質、語音長度方面選擇
語音存放的長度由音頻採樣率及晶片內部(或外掛)ROM空間所決定,音頻採樣率的大小直接影響音頻輸出的音質,同一型號晶片的音頻採樣率越高,音質越好,但是需要占用更多的ROM空間。晶片的成本也因存儲空間的增大而有不同幅度的上漲。如果對音質要求較高、語音時間在5分鐘內,可以考慮選用ISD語音晶片、WTV語音晶片、WT588D語音晶片、ISD語音晶片;要求音質高、語音時間長可以選用WTV020-SD模組、WTM-SD模組、USBSD模組;對音質要求不高、語音時間在340秒以內可選用WTB語音晶片。從錄音長度方面考慮,要求錄音長度在340秒以內,可選用ISD1700、ISD2500語音晶片;要求錄音長度在30分鐘內,可選用WTR-S4錄音模組;錄音長度達到數小時,則要用WTV-NAND錄音模組。
6、是否選用MCU控制
部分語音晶片是只支持串口通訊協定的,因此必須由MCU進行控制,而不能利用脈衝或者電平來控制,此部分晶片中包括ISD3300、ISD4000等,在選擇此類晶片的時候要考慮到控制端是否具備MCU。大部分晶片都是可以用MCU或者按鍵來控制的,如WTV、WTB、WT588D、ISD1700、ISD2500等。
7、語音晶片/模組綜合素質對比一覽表
序號 | 晶片/模組型號 | 特性 | 穩定性 | 控制方式 | 工作電壓 | 音質 | 價格 |
1 | ISD1110 | 10秒錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 稍差 | 並口/按鍵 | 4.5~5.5V | 一般 | 便宜 |
2 | ISD1420 | 20秒錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 稍差 | 並口/按鍵 | 4.5~6.5V | 一般 | 稍貴 |
3 | ISD1810 | 8~16秒單段錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 好 | 按鍵 | 2.7~4.5V | 一般 | 便宜 |
4 | ISD2532/64 | 32~64秒錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 掉語音 | 並口/按鍵 | 4.5~5.5V | 一般 | 稍貴 |
5 | ISD2560/120 | 60~120秒錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 掉語音 | 並口/按鍵 | 4.5~5.5V | 一般 | 貴 |
6 | ISD3300 | 2~4分鐘錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 掉語音 | SPI串口 | 2.7~3.3V | 好 | 貴 |
7 | ISD1700 | 20~480秒錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 好 | SPI串口/按鍵 | 2.4~5.5V | 好 | 稍貴 |
8 | ISD4002 | 2~4分鐘錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 掉語音 | SPI串口 | 2.7~3.3V | 好 | 貴 |
9 | ISD4003 | 4~8分鐘錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 掉語音 | SPI串口 | 2.7~3.3V | 好 | 稍貴 |
10 | ISD4004 | 8~16分鐘錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 掉語音 | SPI串口 | 2.7~3.3V | 好 | 較貴 |
11 | WTV010/020 | 10~20秒放音,OTP,可程式 | 好 | 串口/並口/按鍵 | 2.5~3.6V | 一般 | 便宜 |
12 | WTV040/080 | 40~80秒放音,OTP,可程式 | 好 | 串口/並口/按鍵 | 2.5~3.6V | 一般 | 便宜 |
13 | WTV170/340 | 170~340秒放音,OTP,可程式 | 好 | 串口/並口/按鍵 | 2.5~3.6V | 一般 | 稍貴 |
14 | WTB015/031 | 15~31秒放音,OTP,可MASK,可程式 | 工業級 | 串口/並口/按鍵 | 2.2~5.5V | 一般 | 便宜 |
15 | WTB084/170 | 84~170秒放音,OTP,可MASK,可程式 | 工業級 | 串口/並口/按鍵 | 2.2~5.5V | 一般 | 便宜 |
16 | WT588D | 33~1057秒放音,可重複擦寫,可程式 | 工業級 | 串口/並口/按鍵 | 2.8~5.5V | 好 | 便宜 |
17 | WTW500-16P | 33~1057秒放音,可重複擦寫,可程式 | 工業級 | 串口/並口/按鍵 | 3.3V/5V | 好 | 便宜 |
18 | WT588D-U | 33~1057秒放音,USB下載,可程式 | 工業級 | 串口/並口/按鍵 | 3.3V/5V | 好 | 便宜 |
19 | WTV-S | 40~670秒放音,可重複擦寫,可程式 | 好 | 串口/並口/按鍵 | 3.3V | 一般 | 便宜 |
20 | WTV-S1 | 40~670秒放音,USB下載,可程式 | 好 | 串口/並口/按鍵 | 3.3V | 一般 | 便宜 |
21 | WTR-S4 | 64~2730秒錄放音,FLASH ROM,可重複擦寫 | 好 | 串口/按鍵 | 2.7~3.6V | 一般 | 便宜 |
22 | WTV-NAND | 1~16小時錄放音,可跟電腦相互通信 | 好 | 串口/按鍵 | 3.3V/5V | 一般 | 稍貴 |
23 | WTV020-SD | 最長90小時放音,可制定多種控制方式 | 好 | 串口/按鍵 | 2.5~3.6V | 好 | 便宜 |
24 | WTM-SD | 可播放MP3音頻,語音來源豐富 | 好 | 串口/按鍵 | 5V | 好 | 貴 |
25 | USBSD | 可播放MP3音頻,語音來源豐富 | 好 | 串口/按鍵 | 5V | 好 | 稍貴 |
26 | APR9301 | 16~32秒錄音,EEPROM,可重複擦寫 | 好 | 按鍵 | 5.5~6.5V | 稍差 | 便宜 |
27 | APR6008 | 8分鐘錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 好 | 串口 | 2.7~3.3V | 一般 | 貴 |
28 | APR6016 | 4~8分鐘錄放音,EEPROM,可重複擦寫 | 好 | 串口 | 2.9~3.3V | 一般 | 貴 |
29 | API8108A | 10秒語音播放,OTP | 稍差 | 並口/按鍵 | 3.0~6.0V | 差 | 稍貴 |
30 | API840N | 40秒語音播放,OTP | 稍差 | 並口/按鍵 | 3.0~6.0V | 差 | 便宜 |
31 | AP8910/21 | 10~21秒語音播放,OTP | 好 | 並口/按鍵 | 2.6~5.0V | 差 | 便宜 |
32 | AP89021/042 | 21~42秒語音播放,OTP | 好 | 並口/按鍵 | 2.2~3.6V | 差 | 便宜 |
33 | AP89085/170 | 85~170秒語音播放,OTP | 好 | 並口/按鍵 | 2.2~3.6V | 差 | 稍貴 |
34 | AP89341 | 341秒語音播放,OTP | 好 | 並口/按鍵 | 2.2~3.6V | 差 | 貴 |
35 | MSM6295 | 60秒語音播放,4通道 | 好 | SPI串口/按鍵 | 4.5~5.5V | 好 | 貴 |
36 | MSM6585 | 4通道語音播放 | 好 | SPI串口/按鍵 | 4.5~5.5V | 好 | 貴 |
37 | ML22P80X | 2.1~8.7分鐘語音播放,OTP | 好 | SPI串口 | 2.7~3.6V | 好 | 貴 |