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家庭網關中的TTS技術集成設計

2011/02/21

　　隨著物聯(lián)技術的發(fā)展，實現(xiàn)智能家電互聯(lián)、家庭內網與外網的聯(lián)接將是家庭網關的主要應用方向，以及提供人們生活需要的各種平臺性服務。家庭網關這一產品早于20世紀70年代提出，直至今日在國外才開始逐漸的推行，國內的產品由于質量以及價格等因素一直未能大規(guī)模推廣。本文將提出整合TTS技術的家庭網關產品。

　　家庭網關主要實現(xiàn)路由、橋接、地址分配與管理、協(xié)議轉換、VPN以及防火墻等功能，由于廠商以及硬件產品的不同，其實現(xiàn)也有各種的不同的形式。其主要功能如下圖所示：
家庭網關中的TTS技術集成設計

　　目前流行的主要協(xié)議標準DLAN（數(shù)字生活網絡聯(lián)盟）以及IGRS（閃聯(lián)）。其中DLAN在2003年由Intel、Sony、Microsoft等公司發(fā)起，旨在解決PC、電視、機頂盒、PDA等設備的信息共享，主要采用UpNP、TCP/IP、UDP、HTTP等協(xié)議標準，通用即插即用來實現(xiàn)設備共享信息。

　　國內的標準主要為IGRS標準，在2003年由聯(lián)想、TCL等幾家公司聯(lián)合確立的3C產品的第一個國際標準，基于802.11、HTTP、TCP/IP協(xié)議等，實現(xiàn)現(xiàn)有信息孤島的互聯(lián)，支持資源共享以及開放，閃聯(lián)標準將是物聯(lián)網的重要組成部分。

　　而集成了TTS技術后的家庭網關將提供良好的人機交互機制，能讓使用者完全了解到現(xiàn)有的家電的狀態(tài)如何。家庭網關的無限傳輸采用Zigbee技術，Zigbee是一種近距離、低復雜度、低成本、低功耗、自組織雙向的無線傳輸技術，選用TI的CC2430芯片，此款芯片內置8051內核，提供128KB的ROM以及8KB的RAM，開發(fā)簡單。

　　而TTS部分選用北京宇音天下科技有限公司的SYN6288芯片，SYN6288體積小巧，合成效果好，開發(fā)簡單，易于集成，可有8位MCU直接控制。

　　其原理邏輯圖如下：
家庭網關中的TTS技術集成設計

　　外部的信號包括網絡平臺信號（網絡游戲、社交網站等）、家電響應信號、鄰居訪問信號等，以Zgbee的傳輸方式通過家庭網關的解析，將接收的數(shù)據按照語音合成芯片的數(shù)據協(xié)議幀格式通過串口發(fā)送到SYN6288中文語音合成芯片，并通過TTS技術進行語音合成發(fā)聲。

　　語音合成的實現(xiàn)主要由上位機的MCU進行控制，將數(shù)據通過USRT的傳輸方式到SYN6288中文語音合成芯片，語音合成芯片通過文本轉語音技術，實現(xiàn)文字到語音的輸出。語音合成芯片是一種可以將任意的文本信息轉化為語音信號輸出的芯片。

　　Zigbee的協(xié)議每幀數(shù)據控制在100字節(jié)內，每幀數(shù)據發(fā)聲的文字長度十分適合提示，方便用戶的使用體驗。SYN6288芯片最多一幀能發(fā)送206個字節(jié)的數(shù)據，去掉頭五位的數(shù)據格式命令幀，以及最后一位的校驗位，每幀數(shù)據最多發(fā)送200字節(jié)的數(shù)據內容，100個文本信息，并且支持GB2312、GBK、UNICODE以及BIG5四種編碼格式。。

　　SYN6288芯片的發(fā)音數(shù)據命令格式如下，采用GBK編碼格式的文本信息：
家庭網關中的TTS技術集成設計

　　采用C51的單片機主控，C代碼的數(shù)據構造命令如下：

　　len = strlen(text);
head0fFrame[0]=0xFD;//構造幀頭FD
head0fFrame[1]=0x00;//構造數(shù)據區(qū)長度的高字節(jié)
head0fFrame[2]=len+3;//構造數(shù)據區(qū)長度的低字節(jié)
head0fFrame[3]=0x01;//構造命令字：合成播放命令
　　head0fFrame[4]=0x01;//構造命令參數(shù)：編碼格式為GBK

　　這樣頭命令的5個數(shù)據幀則已經完成，而需要發(fā)送的文本信息可以通過定義代碼：

　　static char code text[]={"有人關注了您的微博，快上新浪微博看看！"};

　　將text中的數(shù)據與頭命令幀整合，并將全部數(shù)據與0X00進行異或運算得到最終的異或效驗碼，通過串口直接發(fā)送到6288芯片，6288芯片將驅動揚聲器發(fā)聲，這樣屋內的使用者將聽到訊息：有人關注了您的微博，快上新浪微博看看！

　　同樣實現(xiàn)家電的信息、鄰里信息以及小區(qū)管理信息的交互，通過TTS技術實現(xiàn)良好的人機交互。若要再實現(xiàn)遠程控制、報警監(jiān)控等功能，則需要對家庭網關的功能進行添加，解析GSM、3G協(xié)議等實現(xiàn)智能手機遠程遙控家中的電器，一個典型的家庭網關設計圖如下：
家庭網關中的TTS技術集成設計

　　家庭網關主要分為主控部分、Zigbee通訊部分、TTS（語音合成）部分以及接口部分，其中主控采用16位DSP芯片，選用16位DSP芯片既能提供足夠的接口，又有強大的運算能力，可以方便的進行產品的開發(fā)。Zigbee由CC2430芯片實現(xiàn)，經上位機控制，自定義其協(xié)議，構造最基本的六節(jié)點星型網絡，滿足通訊，并實現(xiàn)了安全層協(xié)議。

　　家庭網關提供眾多的接口，支持GSM、藍牙、802.11a/b/g、3G網絡、以太網，并允許外部寬帶以及廣電網的接入，如有需要也可以提供智能電網接入，實現(xiàn)家庭的通訊以及娛樂的要求。

　　隨著我國數(shù)字家庭化的不斷進展，家庭網關在近幾年內將以井噴般的速度迅發(fā)展，根據摩爾定律，新型半導體產品的推出，整個家庭網關的硬件成本將逐漸的下降，而性能卻會大幅度的提升，芯片不管是技術上以及成本上都有較大的突破。

　　TTS技術在家庭網關中的應用是實現(xiàn)智能人機交互的必備手段，采用SYN6288芯片也是綜合參考產品性價比的選擇，最重要的是6288芯片的體積十分小巧，開發(fā)極為簡單。語音合成技術在家庭網關中的應用，也將提升網關的人機交互能力，也是人們所追求的最適交互機制，二者的結合將產生巨大的能量。

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