Datasheet XFS3031CN Datasheet (iFlytek)

XFS3031CN 中文语音合成芯片

数据手册

合肥讯飞数码科技有限公司

安徽省合肥市国家级高新技术产业开发区信息产业基地讯飞语音大厦

0551-5331506 0551- 5331837 www.iflytek.com

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

版本历史

版本日期修改记录

V1.0 2009-6-29

发布正式版本

声明

位和个人都不得以电子的、机械的、磁性的、光学的、化学的、手工的等形式复制、传播、转录和保存该出版物，或翻译成其他语言版本。一经发现，将追究其法律责任。

讯飞数码保证本手册提供信息的准确性和可靠性，但并不对文本中可能出现的文字错误或疏漏负责。讯飞数码保留更改本手册的权利，如有修改，恕不相告。请在订购时联系我们以获得产品最新信息。对任何用户使用我们产品时侵犯第三方版权或其他权利的行为讯飞数码概不负责。另外，在讯飞数码未明确表示产品有该项用途时，对于产品使用在极端条件下导致一些失灵或损毁而造成的损失概不负责。

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

1 概述 ............................................................................................................................................. - 1 -

2 主要应用领域 ............................................................................................................................. - 1 -

3 功能特点 ..................................................................................................................................... - 1 -

4 订货信息 ..................................................................................................................................... - 2 -

5 系统构成框图 ............................................................................................................................. - 2 -

6 引脚定义 ..................................................................................................................................... - 3 -

7 芯片控制方式 ............................................................................................................................. - 5 -

7.1 控制命令 ............................................................................................................................... - 5 -

7.2 芯片回传 ............................................................................................................................... - 5 -

8 通讯方式 ..................................................................................................................................... - 6 -

8.1 硬件连接 ............................................................................................................................... - 6 -

8.2 通讯传输字节格式................................................................................................................ - 6 -

9 芯片通讯协议 ............................................................................................................................. - 7 -

9.1 上位机发送的控制命令 ........................................................................................................ - 7 -

9.1.1 语音合成命令 ............................................................................................................... - 8 -

9.1.2 停止合成命令 ............................................................................................................... - 9 -

9.1.3 暂停合成命令 ............................................................................................................... - 9 -

9.1.4 恢复合成命令 ............................................................................................................. - 10 -

9.1.5 状态查询命令 ............................................................................................................. - 10 -

9.1.6 进入 POWER DOWN 状态命令 .............................................................................. - 11 -

9.2 芯片反馈信息 ..................................................................................................................... - 11 -

10 产品规格 ................................................................................................................................... - 12 -

10.1 封装 ..................................................................................................................................... - 12 -

10.2 特性参数 ............................................................................................................................. - 13 -

10.2.1 极限值 ........................................................................................................................ - 13 -

10.2.2 直流电气特性 ............................................................................................................. - 13 -

10.2.3 音频 DAC 特性 .......................................................................................................... - 13 -

10.3 焊接工艺要求 ..................................................................................................................... - 14 -

10.3.1 烘烤温度及时间 ......................................................................................................... - 14 -

10.3.2 回流焊的峰值温度 ..................................................................................................... - 14 -

11 .附录 ......................................................................................................................................... - 15 -

11.1 文本控制标记列表.............................................................................................................. - 15 -

11.2 提示音列表 ......................................................................................................................... - 16 -

11.2.1 声音提示音列表 ......................................................................................................... - 16 -

11.2.2 和弦提示音列表 ......................................................................................................... - 16 -

11.3 芯片状态查询方法说明 ...................................................................................................... - 17 -

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

1 概述

XFS3031CN 是合肥讯飞数码科技有限公司推出的一款高性价比的中文语音合成芯片。芯片可

以通过 UART 接口接收待合成的文本，把文本合成为语音输出。

2 主要应用领域

¾ 车载 GPS 调度终端 ¾ 固定电话 ¾ 信息机 ¾ 税控机 ¾ 考勤机 ¾ 排队机 ¾ 自动售货机 ¾ POS 机 ¾ 智能仪器 ¾ 智能仪表 ¾ 智能玩具 ¾ 语音导游

3 功能特点

z 具有智能的文本分析处理算法，可正确的识别和处理数值、号码、时间日期及一些常用的度

量衡符号；

z 具备较强的多音字处理能力； z 支持多种控制命令，包括：合成、停止合成、暂停合成、继续合成等； z 支持多种文本控制标记，提高文本处理的正确率； z 支持多种方式查询芯片工作状态； z 支持 GB2312、GBK、BIG5 和 Unicode 四种内码格式文本的合成； z 每次合成的文本量最多可达 199 字节； z 支持 UART 通讯接口； z 支持 Power Down 工作模式； z 内部集成 7 首声音提示音和 30 首和弦提示音； z 可通过发送控制标记调节音量，支持 16 级音量调整； z 可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；

4 订货信息

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

芯片型号

封装名称

XFS3031CN LQFP64 64 脚，芯片尺寸 10mm×10mm×1.4mm

表格 1 订货信息

封装信息

封装描述

5 系统构成框图

图表 1 XFS3031CN 语音合成系统构成框图

Y

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

6 引脚定义

编号引脚说明编号引脚说明

1

0CS

片选引脚 0

2 TXD 串口发送

3 RXD 串口接收

4 DVDD

5 DGND

6

7

RDY

RD

数字电源

数字地

高电平芯片处于就绪状

态

低电平芯片处于就绪状态

8 NC —— 40

9 NC

10 NC

——

33 NC ——

34 DVDD 数字电源

35 DVDD 数字电源

36 DVDD 数字电源

37 NC ——

38 NC ——

39 NC ——

0CS

片选引脚 0

41 SI 串行数据输入

42 NC ——

11 NC —— 43 NC ——

12 NC ——

44 NC ——

13 XTALO 晶振输出

14 NC ——

15 XTALI 晶振输入

45 NC ——

46 NC ——

47 NC ——

16 DGND 数字地 48 NC ——

17 NC ——

18 DVDD 数字电源

49 NC ——

50 NC ——

19 C0 配置脚，100k 下拉 51 NC ——

20 NC —— 52 NC ——

21 NC ——

22

Heifei iFly Digital Technology Co.,Ltd. 第

©

RESET

复位引脚，低有效

53

54

DGND 数字地

DVDD 数字电源

- 3 - 页

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

23 SO 串行数据输出 55 DGND 数字地

24 NC —— 56 NC ——

25 SCK 串行时钟 57 VREF

参考电压，接 0.1uF 旁路电容到模拟地

26 NC —— 58 AGND 模拟地

27 NC —— 59 AVDD 模拟电源

28

29

NC ——

60 DAC 音频输出

61 VCO

PLL 锁相环压控振荡器 RC 输入引脚

30 NC —— 62 SI 串行数据输入

31 NC —— 63 SO 串行数据输出

32 NC —— 64 SCK 串行时钟

表格 2 XFS3031CN 的引脚定义表

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

7 芯片控制方式

7.1 控制命令

XFS3031CN 提供了多种控制命令，列表如下：

命令功能说明

合成命令合成本次发送的文本停止合成命令停止当前的合成动作暂停合成命令暂停正在进行的合成恢复合成命令继续合成被暂停的文本状态查询命令查询当前芯片的工作状态进入 Power Down 模式的命令使芯片从正常工作模式进入 Power Down 模式

表格 3 控制命令列表

7.2 芯片回传

接收到控制命令帧，XFS3031CN 会向上位机发送 1 个字节的状态回传，上位机可根据这个回传来判断芯片目前的工作状态。

名称反馈信息触发条件

收到正确的命令帧回传 0x41 收到正确的命令帧收到不能识别命令帧回传 0x45 收到错误的命令帧芯片忙碌状态回传 0x4E 收到状态查询命令帧，芯片处在正在合成状态

芯片空闲状态回传 0x4F

表格 4 芯片反馈信息列表

收到状态查询命令帧，芯片处在空闲状态; 一帧数据合成结束，芯片处于空闲状态

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

8 通讯方式

XFS3031CN 芯片支持 UART 接口通讯方式，通过 UART 接口接收上位机发送的命令和数据，允许发送数据的最大长度为 204 字节。

8.1 硬件连接

XFS3031

图表 2 XFS3031CN 芯片 UART 接口的连接示意图

8.2 通讯传输字节格式

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8start stop

1）通讯标准：UART

2）波特率：9600 bps

3）起始位：1bit

4）数据位：8 bits

5）停止位：1 bit

6）校验：无

RXD

TXD

图表 3 UART 接口通讯传输字节格式

TXD

RXD

MCU

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

9 芯片通讯协议

9.1 上位机发送的控制命令

XFS3031CN 芯片支持两种命令帧格式，包括：“FD + 数据长度+数据区”格式和“FE+命令字+命令参数区”格式。

下面将详细介绍前一种格式的命令构成。

上位机发送给 XFS3031CN 芯片的所有命令和数据都需要用“帧”的方式进行封装后传输。帧结构由帧头标志、数据区长度和数据区三部分组成。

帧头数据区长度数据区

0xFD 0xXX，0xXX Data

表格 5 命令帧封装格式

名称长度说明

帧头 1 Byte 定义为十六进制“0xFD” 数据区长度 2 Bytes 用两个字节表示，高字节在前，低字节在后数据区小于 201Bytes 命令字和命令参数，长度和“数据区长度”一致

表格 6 命令帧说明

数据区是由命令字和命令参数组成的，上位机使用命令字来实现语音合成芯片的各种功能。

名称发送的数据说明

0x01 语音合成命令 0x02 停止合成命令，没有参数 0x03 暂停合成命令，没有参数

命令字

0x04 恢复合成命令，没有参数 0x21 芯片状态查询命令 0x88 芯片进入 Power Down 模式

命令参数

不同命令字有不同参数列表，详见各命令字说明

表格 7 数据区命令字和命令参数

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

9.1.1 语音合成命令

名称发送的数据说明

命令字 0x01 带文本编码设置的文本播放命令

参数列表

命令帧格式结构

示例

文本编码格式

GB2312 GBK BIG5 UNICODE

0xXX

1Byte 表示文本的编

码格式，取值为 0～3

参数取值

0x00 0x01 0x02 0x03

Data 待合成文本的二进制内容

帧头数据区长度数据区

高字节低字节

命令字文本编码格式待合成文本

0xFD

0xHH 0xLL 0x01 0x00~0x03 …. ….

语音合成命令帧示例，发送文本编码格式为“GB2312”的文本“科大讯飞”

0xFD 0x00 0x0A 0x01 0x00 0xBF 0xC6 0xB4 0xF3 0xD1 0xB6 0xB7 0xC9

语音合成命令帧示例，发送文本编码格式为“GBK”的文本“科大讯飞”

0xFD 0x00 0x0A 0x01 0x01 0xBF 0xC6 0xB4 0xF3 0xD3 0x8D 0xEF 0x77

语音合成命令帧示例，发送文本编码格式为“BIG5”的文本“科大讯飞”

0xFD 0x00 0x0A 0x01 0x02 0xAC 0xEC 0xA4 0x6A 0xB0 0x54 0xAD 0xB8

语音合成命令帧示例，发送文本编码格式为“UNICODE”的文本“科大讯飞”

0xFD 0x00 0x0A 0x01 0x03 0xD1 0x79 0x27 0x59 0xAF 0x8B 0xDE 0x98

特别说明

当 XFS3031CN 芯片正在合成文本的时候，如果又接收到一帧有效的合成命令帧，芯片会立即停止当前正在合成的文本，转而合成新收到的文本。

表格 8 语音合成命令

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

9.1.2 停止合成命令

名称发送的数据说明

命令字 0x02 停止当前合成参数列表无

帧头数据区长度数据区

命令帧格式结构

0xFD

高字节低字节

0x00 0x01 0x02

表格 9 停止合成命令

命令字

9.1.3 暂停合成命令

名称发送的数据说明

命令字 0x03 暂停当前合成参数列表无

帧头数据区长度数据区

命令帧格式结构

0xFD

高字节低字节命令字

0x00 0x01 0x03

表格 10 暂停合成命令

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

9.1.4 恢复合成命令

名称发送的数据说明

命令字 0x04 恢复暂停的合成参数列表无

帧头数据区长度数据区

命令帧格式结构

0xFD

高字节低字节

0x00 0x01 0x04

表格 11 恢复合成命令

命令字

9.1.5 状态查询命令

名称发送的数据说明

通过该命令来判断 TTS 模块是否正常工作，以及获取相应参数，

命令字 0x21

参数列表无

帧头数据区长度数据区

命令帧格

0xFD

式结构

返回 0x4E 表明芯片仍在合成中，返回 0x4F 表明芯片处于空闲状态

高字节低字节

0x00 0x01 0x21

表格 12 状态查询命令

命令字

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

9.1.6 进入 POWER DOWN 状态命令

名称发送的数据说明

命令字 0x88 进入 POWER DOWN 状态命令，复位后恢复

参数列表无

帧头数据区长度数据区

命令帧格

式结构

0xFD

高字节低字节

命令字

0x00 0x01 0x88

表格 13 进入 POWER DOWN 状态命令

9.2 芯片反馈信息

XFS3031CN 芯片收到命令帧后会判断此命令帧正确与否，如果命令帧正确返回“收到正确命令帧”回传，如果命令帧错误则返回“收到错误命令帧” 回传。

XFS3031CN 芯片收到状态查询命令时，如果芯片正处于合成的工作状态则返回“芯片忙碌” 信息，如果芯片处于空闲状态则返回“芯片空闲”回传。在一帧数据合成完毕后，芯片会自动返回一次“芯片空闲”的回传。

回传类型名称回传数据触发条件

收到正确命令帧 0x41 收到正确的命令帧收到错误命令帧 0x45 收到错误的命令帧芯片忙碌 0x4E 收到“状态查询命令”，芯片处于文本合成状态回传 0x4E

芯片空闲 0x4F

当一帧数据合成完以后，芯片进入空闲状态回传 0x4F；或者收到“状态查询命令”，芯片处于空闲状态回传 0x4F

表格 14 芯片反馈信息

10 产品规格

10.1 封装

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

图表 4 芯片 XFS3031CN 的外观形式和尺寸

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

10.2 特性参数

10.2.1 极限值

参数符号最小值最大值单位

工作电压 DVDD 2.7 3.6 V

引脚输入电压范存储温度 T

环境温度 T

VIN 0 5.5 V

-40 125 ℃

STO

0 70 ℃

A

表格 15 芯片电气极限参数

注意：如果超出表中所列的极限参数，将可能导致器件损坏。

10.2.2 直流电气特性

参数符号条件最小值典型值最大值单位

工作电压输入低电平 VIL 0.3DVDD V

输入高电平 VIH 0.7DVDD V 输出低电平 VOL 取决于负载 0.4 V 输出高电平 VOH 取决于负载 2.4 V 工作电流 ICC DVDD= 3.3V 26 mA

DVDD 2.7 3.3 3.6 V

输入漏电流 II V

= 3.3V 或 0V -1 1 uA

I

输出电流 IOH 15 mA 吸收电流 IOL 15 mA 复位时间 T 初始化时间 T

2 4 ms

RST

1 ms

INI

表格 16 电气直流特性参数

10.2.3 音频 DAC 特性

参数符号条件最小值典型值最大值单位

工作电压

AVDD 2.7 3.3 3.6 V

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

AVDD=3.0V 2.7 mA

I

工作电流

C

AVDD=3.3V 3.0 mA AVDD=3.6V 3.2 mA

表格 17 音频 DAC 特性

10.3 焊接工艺要求

10.3.1 烘烤温度及时间

XFS3031CN 的潮敏等级是 3 级，在≤30℃/60%RH 的环境条件下，落地寿命为 168 小时。

产品名称潮敏等级

（拆开包装后，在≤30℃/60%RH 的湿度条件下）

落地寿命

XFS3031CN 3 168 小时

表格 18 潮敏分类等级及落地寿命

当使用时发现拆装芯片超过落地寿命时，需要按照下表的规定烘烤后，再进入回流焊流程。烘烤时间的规定如下：

芯片超过落地寿命

时间

烘烤温度 125℃

＞72h ≤72h ＞72h ≤72h ＞72h ≤72h

90℃ ≤5%RH

40℃ ≤5%RH

烘烤时间要求 9H 7H 33H 23H 312H 216H

表格 19 芯片烘烤的参考条件

注意：

i. 在表中，RH:指相对湿度；H 指小时。

ii. 烘烤时注意料盘的耐温性能应符合要求。

10.3.2 回流焊的峰值温度

产品型号封装最低峰值温度最高峰值温度

XFS3031CN LQFP64 240℃ 260℃

表格 20 芯片回流焊的峰值温度

注意：根据焊剂融化点，可能要求采用更高的温度，锡膏的典型温度值：铅锡膏剂为 220±5℃；锡银铜剂膏为 245±5℃，具体依据生产厂商的规格。

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

11 .附录

11.1 文本控制标记列表

作用控制标识详细说明芯片默认

? 为 0，自动判断

设置数字处理策略 [n?]

? 为 2，数字作数值处理

合成过程中停顿一段时间

设置姓名读音策略 [r?]

设置音量 [v?] ? 为音量值，取值：0～10 [v8]

设置提示音处理策略

设置号码中“1”的读法

恢复默认的合成参数

注意：

[p?]

[x?]

[y?]

[d] 所有设置恢复为默认值

? 为无符号整数，表示停顿的时间长度，单位为毫秒(ms)

? 为 0，自动判断姓氏读音 ? 为 1，强制使用姓氏读音规则

? 为 0，不使用提示音 ? 为 1，使用提示音 ? 为 0，合成号码“1”时读成“幺” ? 为 1，合成号码“1”时读成“一”

表格 21 特殊控制标记列表

[n0] ? 为 1，数字作号码处理

[r0]

[x1]

[y0]

i. 所有的控制标识均为半角字符。

ii. 控制标识需要按照语音合成命令的格式发送，特殊控制标记作为文本进行合成，即合成命

令是“帧头 + 数据区长度 + 合成命令字 + 文本编码格式 + 特殊控制标记文本”的格式。

iii. 控制标识为全局控制标识，也就是只要用了一次，在不对芯片复位或者断电的条件下，其

后发送给芯片的所有文本都会处于它的控制之下，除非用相应的 [d]恢复默认设置。

iv. 当芯片掉电或复位后，芯片将恢复到所有的默认值，原来的设置过的标识失去了作用，需

要重新设置。

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

11.2 提示音列表

11.2.1 声音提示音列表

芯片中提供了 7 段声音提示音，可以依据使用场合选用作为信息提示音。下面列表中是目前芯片的内置提示音的名称及建议用途：

提示音名称用途提示音名称用途

sounda 短消息提示音 sounde 报警提示音 soundb 短消息提示音 soundf 报警提示音 soundc 短消息提示音 soundg 报警提示音 soundd 短消息提示音

表格 22 声音提示音列表

11.2.2 和弦提示音列表

芯片中提供了 30 段和弦音乐作为提示音，可以广泛的使用在公共信息播报的场合，下面列表中是目前芯片的内置提示音的名称和播放长度。

和弦提示音

名称播放时间(单位：s) 名称播放时间(单位：s)

msga 1 msgf 4 msgb 1 msgg 7 msgc 2 msgh 5 msgd 5 msgi 5 msge 5

和弦铃声

名称播放时间(单位：s) 名称播放时间(单位：s)

ringa 85 ringl 65 ringb 88 ringm 60 ringc 70 ringn 65

R

XFS3031CN 中文语音合成芯片数据手册

ringd 70 ringo 60 ringe 60 ringp 65

ringf 115 ringq 65 ringg 80 ringr 95 ringh 55 rings 75

ringi 78 ringt 60

ringj 50 ringu 60 ringk 60

表格 23 和弦提示音列表

注意：提示音在使用上没有特殊性，与合成普通文本的合成命令相同。但是，需要注意的是：

提示音名称前面或后面紧接着是英文字母时，需要使用标点符号、空格、回车等与其他字母隔开，芯片才能够自动识别。

例如：发送文本“sounda，hello！”，sounda 就可以合成对应的短信提示音，但是如果发送的

文本“soundahello！”，sounda 就不能合成提示音，而是直接朗读成字母“S-O-U-N-D-A”。

11.3 芯片状态查询方法说明

可通过硬件和软件两种方式查询 XFS3031CN 的工作状态。

硬件方式：通过查询输出引脚 RDY 或

电平或

为高电平时，表明芯片正在合成文本状态；当 RDY 为高电平或

DY

明芯片空闲状态。

软件方式：通过芯片状态查询命令帧来查询芯片的工作状态。当上位机发送状态查询命令帧

给芯片后，芯片会立即向上位机发送当前芯片状态回传。上位机根据芯片状态的回传数据来判断当前芯片是处于空闲状态还是忙碌状态。

的电平，来判断芯片的工作状态。当 RDY 为低

RDY

为低电平时，表

RDY

Datasheet XFS3031CN Datasheet (iFlytek)

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual

1 概述

2 主要应用领域

3 功能特点

4 订货信息

5 系统构成框图

6 引脚定义

7 芯片控制方式

7.1 控制命令

7.2 芯片回传

8 通讯方式

8.1 硬件连接

8.2 通讯传输字节格式

9 芯片通讯协议

9.1 上位机发送的控制命令

9.1.1 语音合成命令

9.1.2 停止合成命令

9.1.3 暂停合成命令

9.1.4 恢复合成命令

9.1.5 状态查询命令

9.1.6 进入 POWER DOWN 状态命令

9.2 芯片反馈信息

10 产品规格

10.1 封装

10.2 特性参数

10.2.1 极限值

10.2.2 直流电气特性

10.2.3 音频 DAC 特性

10.3 焊接工艺要求

10.3.1 烘烤温度及时间

10.3.2 回流焊的峰值温度

11 .附录

11.1 文本控制标记列表

11.2 提示音列表

11.2.1 声音提示音列表

11.2.2 和弦提示音列表

11.3 芯片状态查询方法说明