Modul pro záznam zvuku

Abstract

Cílem práce bylo navrhnout a zkonstruovat autonomní hardwarový modul pro záznam a reprodukci zvuku. Zařízení je řešeno jako kompaktní prvek pro vestavbu do základní desky cílové aplikace. Vstupní analogová zvuková data jsou při záznamu převáděna A/D převodníkem s rozlišením 16 bitů a vzorkovací frekvencí 24 kHz do digitální formy, kterou zpracovává mikrokontrolér – upravuje formát (rozlišení, vzorkovací frekvenci), komprimuje, převádí do formátu souboru WAV a ukládá v souborovém systému FAT/FAT32 na přímo připojenou paměťovou kartu SD. Při přehrávání jsou data z paměťové karty vyčítána, dekódována ze souboru WAV, dekomprimována a přiváděna po případné změně rozlišení a vzorkovací frekvence do D/A převodníku a rekonstrukčního filtru. Na výstupu zařízení tak je opět analogový zvukový signál v linkové úrovni. Softwarová výbava modulu umožňuje řízení modulu logickými vstupy nebo sériovou sběrnicí, práci se soubory WAV bez komprese nebo s kompresí A-law či IMA ADPCM, nepřetržitý záznam s uvolňováním kapacity karty automatickým odmazáváním nejstarších záznamu a při přehrávání zařazení filtru pro zdůraznění řeči nebo obvodu komprese dynamiky signálu.

The aim of this thesis was to design and construct an autonomous, hardware voice recorder/player module. The device is made as a compact, built-in component for a motherboard of a target appliance. During recording, the incoming analog voice signal is converted to a digital stream by an ADC with 16 bits resolution and 24 kHz sample rate. Microcontroller LPC2103 (ARM7TDMI core) processes data, recalculates resolution and sample rate, encodes and converts to WAV format and save into a FAT/FAT32 filesystem on a Secure Digital memory card. At playback, the process is opposite: the microcontroller reads file from the memory card, decodes the stream and sends it to a DAC and then to a reconstruction filter. So there is an analog voice signal at the output again. The firmware allows control by logic inputs or by a serial bus, processing of uncompressed WAV files or WAV files with A-law or IMA ADPCM compression, continual recording including automatic freeing of card space by deleting the oldest records and a usage of a voice emphasis filter or of a signal dynamic compression circuit.