0 引言

電力企業(yè)安全第一。電力工作中包括調(diào)度預令、操作指令、操作步驟、操作匯報、情況匯報等都需要進行電話錄音，錄音記錄能更好地督促相關(guān)人員嚴格遵守安全步驟和勞動紀律，極大地促進了電力安全生產(chǎn)。目前，福建、浙江地區(qū)相繼開展了電力系統(tǒng)準軍事化工作，對電力生產(chǎn)的正規(guī)性和安全起到了很好的促進作用。與此同時，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、錄音筆等因為功能、容量、便利性等不便于工作中的使用。

1 錄擴音系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多功能錄擴音系統(tǒng)，它主要包括ARM數(shù)據(jù)處理模塊、錄音系統(tǒng)、擴音系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能適用、便攜、操作簡單。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、危險點、安全措施及分工安排等;擴音系統(tǒng)輔助工作負責人對上述工作交底的擴音，特別是在大型檢修或人員眾多的場合等，促進了電力安全生產(chǎn)，并且具有音頻播放功能，可以播放MP3音樂和錄好的語言。同時支持聲控錄音功能：當外界聲音太小時自動暫停錄音，有聲音時自動繼續(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)硬件平臺設計

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

2.1 ARM模塊

美國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)級系統(tǒng)級(System on Chip,SoC)芯片;具有豐富的片上資源和標準接口，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，具有極強的音頻處理能力。AT91SAM9263芯片的最小系統(tǒng)的具體接線圖如圖2所示。

本系統(tǒng)使用有源晶體振蕩器X1(18.432MHz)和無源晶振X2(32.768kHz)作為系統(tǒng)的主振蕩器和慢時鐘振蕩器，振蕩器產(chǎn)生的系統(tǒng)主時鐘和慢時鐘基準經(jīng)過微處理器內(nèi)部兩個PLL(Phase Locked Loop,鎖相回路)后，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種CPU時鐘、外設時鐘以及USB器件工作時鐘。

2.2 錄音模塊

錄音模塊是基于ISD4004的錄音系統(tǒng)，ISD4004芯片無須A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲存，沒有A/D轉(zhuǎn)換誤差，具有可多次重復錄放、存儲時間長、使用時不需擴充存儲器、所需外圍電路簡單，引腳包括電源、時鐘、語音信號模擬輸入/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技術(shù)，每個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、自然地再現(xiàn)語音。錄音模塊電路具體接線如圖3所示。

該模塊受聲控和面板控鍵控制包括開始、暫停及停止錄音，同時，在錄音過程中，若聲音小于設定值，則自動暫停錄音，而當聲音重新升高后，則自動繼續(xù)錄音。

2.3 擴音系統(tǒng)

擴音模塊采用TEA2025功放芯片和音響，輸出功率可達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，應用于袖珍式或便攜式立體聲音響系統(tǒng)中作功率放大。擴音模塊電路具體的接線如圖4所示 .

MIC信號一路到錄音模塊進行錄音，一路首先進過三極管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，語音信號經(jīng)過Q1放大后經(jīng)C8隔直送入功放TEA2025進行功率放大。擴音模塊既接入麥克的信號，同時又受錄音系統(tǒng)的控制，可用于記錄的錄音文件的播放、試聽等。

2.4 SD存儲模塊

利用了微處理器內(nèi)部集成的SD/MMC卡控制器，在系統(tǒng)中設計了SD/MMC卡接口，使系統(tǒng)可以使用SD/MMC卡對測量數(shù)據(jù)進程存儲，有效地增強了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲功能，本卡由6線SD卡接口控制，SD/MMC卡的接口電路如圖5所示。[!--empirenews.page--]

3 軟件設計

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、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點，最小內(nèi)核可編譯至2KB.

3.1 µC/OS-II初始化啟動設計

在使用µC/OS-I的所有服務之前，必須使用函數(shù)OSInit()實現(xiàn)初始化，對所有全局變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行初始化。同時OSInit()函數(shù)會創(chuàng)建一個空閑任務OSTaskIdle,為該任務分配最低優(yōu)先級并使之處于就緒狀態(tài)。如果用戶應用程序還要使用統(tǒng)計任務，則建立統(tǒng)計任務OSTaskstat()并讓它進入就緒態(tài)，此任務的優(yōu)先級設為OS_LOWESTPRIG_1,系統(tǒng)的初始化過程如圖6所示。

3.2 μC/OS-II的移植設計

mC/OS-II的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括核心代碼部分、設置代碼部分、與處理器相關(guān)的移植代碼部分。其中最上邊的軟件應用層是mC/OS-II上的代碼。核心代碼部分包括7個源代碼文件和1個頭文件。功能分別是內(nèi)核管理、事件管理、消息隊列管理、存儲管理、消息管理、信號量處理、任務調(diào)度和定時管理。設置代碼部分包括2個頭文件，用來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行移植過程中需要更改的部分，包括1個頭文件OS_CPU.H,1個匯編文件OS_CPU_A.S和1個C代碼文件。

實際上將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，其中包括時間校正、錄音、放音、播放時間設置、播放選擇等六個子程序。

4 結(jié)束語

本文提出的一種多功能錄擴音系統(tǒng)的設計方案，該方案充分發(fā)揮了ARM接口豐富的特點，移植了高效、穩(wěn)定的µC/OS-II操作系統(tǒng)后，具有擴音、錄音、放音等多種功能，適應了電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的需要。經(jīng)實驗證明，本方案具有較強的實用性。