0 引言

電力企業(yè)安全第一。電力工作中包括調(diào)度預(yù)令、操作指令、操作步驟、操作匯報(bào)、情況匯報(bào)等都需要進(jìn)行電話(huà)錄音，錄音記錄能更好地督促相關(guān)人員嚴(yán)格遵守安全步驟和勞動(dòng)紀(jì)律，極大地促進(jìn)了電力安全生產(chǎn)。目前，福建、浙江地區(qū)相繼開(kāi)展了電力系統(tǒng)準(zhǔn)軍事化工作，對(duì)電力生產(chǎn)的正規(guī)性和安全起到了很好的促進(jìn)作用。與此同時(shí)，檢修工作中操作步驟、工作內(nèi)容、安全措施、分工等都提出了錄音要求，但是，傳統(tǒng)的錄音機(jī)、錄音筆等因?yàn)楣δ?、容量、便利性等不便于工作中的使用?/p>

1 錄擴(kuò)音系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多功能錄擴(kuò)音系統(tǒng)，它主要包括ARM數(shù)據(jù)處理模塊、錄音系統(tǒng)、擴(kuò)音系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能適用、便攜、操作簡(jiǎn)單。其中，錄音系統(tǒng)用于記錄電力檢修工作中工作前的工作內(nèi)容、危險(xiǎn)點(diǎn)、安全措施及分工安排等;擴(kuò)音系統(tǒng)輔助工作負(fù)責(zé)人對(duì)上述工作交底的擴(kuò)音，特別是在大型檢修或人員眾多的場(chǎng)合等，促進(jìn)了電力安全生產(chǎn)，并且具有音頻播放功能，可以播放MP3音樂(lè)和錄好的語(yǔ)言。同時(shí)支持聲控錄音功能：當(dāng)外界聲音太小時(shí)自動(dòng)暫停錄音，有聲音時(shí)自動(dòng)繼續(xù)錄音，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 新型錄放音系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

多功能錄擴(kuò)音系統(tǒng)CPU采用32位ARM處理器-AT91SAM9263,錄音模塊采用性能十分優(yōu)越的語(yǔ)音芯片，美國(guó)ISD公司生產(chǎn)的ISD4004語(yǔ)音芯片，擴(kuò)音模塊則是基于得到廣泛應(yīng)用的TEA2025功放芯片。

2.1 ARM模塊

美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263型微控制器。該控制器基于ARM9263EJ-S的工業(yè)級(jí)系統(tǒng)級(jí)(System on Chip,SoC)芯片;具有豐富的片上資源和標(biāo)準(zhǔn)接口，以及低功耗、低成本、高性能、支持多種主要的嵌入式操作系統(tǒng)等特點(diǎn)，具有極強(qiáng)的音頻處理能力。AT91SAM9263芯片的最小系統(tǒng)的具體接線(xiàn)圖如圖2所示。

本系統(tǒng)使用有源晶體振蕩器X1(18.432MHz)和無(wú)源晶振X2(32.768kHz)作為系統(tǒng)的主振蕩器和慢時(shí)鐘振蕩器，振蕩器產(chǎn)生的系統(tǒng)主時(shí)鐘和慢時(shí)鐘基準(zhǔn)經(jīng)過(guò)微處理器內(nèi)部?jī)蓚€(gè)PLL(Phase Locked Loop,鎖相回路)后，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種CPU時(shí)鐘、外設(shè)時(shí)鐘以及USB器件工作時(shí)鐘。

2.2 錄音模塊

錄音模塊是基于ISD4004的錄音系統(tǒng)，ISD4004芯片無(wú)須A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒(méi)有A/D轉(zhuǎn)換誤差，具有可多次重復(fù)錄放、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、使用時(shí)不需擴(kuò)充存儲(chǔ)器、所需外圍電路簡(jiǎn)單，引腳包括電源、時(shí)鐘、語(yǔ)音信號(hào)模擬輸入/輸出端、與MCU接口(SPI接口)幾部分。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音。錄音模塊電路具體接線(xiàn)如圖3所示。

該模塊受聲控和面板控鍵控制包括開(kāi)始、暫停及停止錄音，同時(shí)，在錄音過(guò)程中，若聲音小于設(shè)定值，則自動(dòng)暫停錄音，而當(dāng)聲音重新升高后，則自動(dòng)繼續(xù)錄音。

2.3 擴(kuò)音系統(tǒng)

擴(kuò)音模塊采用TEA2025功放芯片和音響，輸出功率可達(dá)4.7W,聲音輸出清晰洪亮。TEA2025是歐洲生產(chǎn)的雙聲道功率放大集成電路，該電路具有聲道分離度高、電源接通時(shí)沖擊噪聲小、外接元件少，最大電壓增益可由外接電阻調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，應(yīng)用于袖珍式或便攜式立體聲音響系統(tǒng)中作功率放大。擴(kuò)音模塊電路具體的接線(xiàn)如圖4所示 .

MIC信號(hào)一路到錄音模塊進(jìn)行錄音，一路首先進(jìn)過(guò)三極管Q1共射放大。三極管Q1的靜態(tài)電流在1mA左右，集電極靜態(tài)電壓在3V左右，語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)Q1放大后經(jīng)C8隔直送入功放TEA2025進(jìn)行功率放大。擴(kuò)音模塊既接入麥克的信號(hào)，同時(shí)又受錄音系統(tǒng)的控制，可用于記錄的錄音文件的播放、試聽(tīng)等。

2.4 SD存儲(chǔ)模塊

利用了微處理器內(nèi)部集成的SD/MMC卡控制器，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了SD/MMC卡接口，使系統(tǒng)可以使用SD/MMC卡對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)程存儲(chǔ)，有效地增強(qiáng)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，本卡由6線(xiàn)SD卡接口控制，SD/MMC卡的接口電路如圖5所示。[!--empirenews.page--]

3 軟件設(shè)計(jì)

目前，可供選擇的操作系統(tǒng)很多，在這里我們采用µC/OS-II.µC/OS-II具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，最小內(nèi)核可編譯至2KB.

3.1 µC/OS-II初始化啟動(dòng)設(shè)計(jì)

在使用µC/OS-I的所有服務(wù)之前，必須使用函數(shù)OSInit()實(shí)現(xiàn)初始化，對(duì)所有全局變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化。同時(shí)OSInit()函數(shù)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)空閑任務(wù)OSTaskIdle,為該任務(wù)分配最低優(yōu)先級(jí)并使之處于就緒狀態(tài)。如果用戶(hù)應(yīng)用程序還要使用統(tǒng)計(jì)任務(wù)，則建立統(tǒng)計(jì)任務(wù)OSTaskstat()并讓它進(jìn)入就緒態(tài)，此任務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)為OS_LOWESTPRIG_1,系統(tǒng)的初始化過(guò)程如圖6所示。

3.2 μC/OS-II的移植設(shè)計(jì)

mC/OS-II的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括核心代碼部分、設(shè)置代碼部分、與處理器相關(guān)的移植代碼部分。其中最上邊的軟件應(yīng)用層是mC/OS-II上的代碼。核心代碼部分包括7個(gè)源代碼文件和1個(gè)頭文件。功能分別是內(nèi)核管理、事件管理、消息隊(duì)列管理、存儲(chǔ)管理、消息管理、信號(hào)量處理、任務(wù)調(diào)度和定時(shí)管理。設(shè)置代碼部分包括2個(gè)頭文件，用來(lái)配置事件控制塊的數(shù)目以及是否包含消息管理相關(guān)代碼。而與處理器相關(guān)的移植代碼部分則是進(jìn)行移植過(guò)程中需要更改的部分，包括1個(gè)頭文件OS_CPU.H,1個(gè)匯編文件OS_CPU_A.S和1個(gè)C代碼文件。

實(shí)際上將mC/OS-II移植到AT91RM9263處理器上，需要完成的工作主要是以下三個(gè)與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的文件：OS_CPU.H,OS_CPU.C以及OS_CPU_A.S.

3.3 主程序流程

控制程序主程序流程圖如圖7所示，其中包括時(shí)間校正、錄音、放音、播放時(shí)間設(shè)置、播放選擇等六個(gè)子程序。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的一種多功能錄擴(kuò)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，該方案充分發(fā)揮了ARM接口豐富的特點(diǎn)，移植了高效、穩(wěn)定的µC/OS-II操作系統(tǒng)后，具有擴(kuò)音、錄音、放音等多種功能，適應(yīng)了電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的需要。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本方案具有較強(qiáng)的實(shí)用性。