家庭网关中的TTS技术集成设计_CTI平台_语音合成

家庭网关中的TTS技术集成设计

2011/02/21

　　随着物联技术的发展，实现智能家电互联、家庭内网与外网的联接将是家庭网关的主要应用方向，以及提供人们生活需要的各种平台性服务。家庭网关这一产品早于20世纪70年代提出，直至今日在国外才开始逐渐的推行，国内的产品由于质量以及价格等因素一直未能大规模推广。本文将提出整合TTS技术的家庭网关产品。

　　家庭网关主要实现路由、桥接、地址分配与管理、协议转换、VPN以及防火墙等功能，由于厂商以及硬件产品的不同，其实现也有各种的不同的形式。其主要功能如下图所示：
家庭网关中的TTS技术集成设计

　　目前流行的主要协议标准DLAN（数字生活网络联盟）以及IGRS（闪联）。其中DLAN在2003年由Intel、Sony、Microsoft等公司发起，旨在解决PC、电视、机顶盒、PDA等设备的信息共享，主要采用UpNP、TCP/IP、UDP、HTTP等协议标准，通用即插即用来实现设备共享信息。

　　国内的标准主要为IGRS标准，在2003年由联想、TCL等几家公司联合确立的3C产品的第一个国际标准，基于802.11、HTTP、TCP/IP协议等，实现现有信息孤岛的互联，支持资源共享以及开放，闪联标准将是物联网的重要组成部分。

　　而集成了TTS技术后的家庭网关将提供良好的人机交互机制，能让使用者完全了解到现有的家电的状态如何。家庭网关的无限传输采用Zigbee技术，Zigbee是一种近距离、低复杂度、低成本、低功耗、自组织双向的无线传输技术，选用TI的CC2430芯片，此款芯片内置8051内核，提供128KB的ROM以及8KB的RAM，开发简单。

　　而TTS部分选用北京宇音天下科技有限公司的SYN6288芯片，SYN6288体积小巧，合成效果好，开发简单，易于集成，可有8位MCU直接控制。

　　其原理逻辑图如下：
家庭网关中的TTS技术集成设计

　　外部的信号包括网络平台信号（网络游戏、社交网站等）、家电响应信号、邻居访问信号等，以Zgbee的传输方式通过家庭网关的解析，将接收的数据按照语音合成芯片的数据协议帧格式通过串口发送到SYN6288中文语音合成芯片，并通过TTS技术进行语音合成发声。

　　语音合成的实现主要由上位机的MCU进行控制，将数据通过USRT的传输方式到SYN6288中文语音合成芯片，语音合成芯片通过文本转语音技术，实现文字到语音的输出。语音合成芯片是一种可以将任意的文本信息转化为语音信号输出的芯片。

　　Zigbee的协议每帧数据控制在100字节内，每帧数据发声的文字长度十分适合提示，方便用户的使用体验。SYN6288芯片最多一帧能发送206个字节的数据，去掉头五位的数据格式命令帧，以及最后一位的校验位，每帧数据最多发送200字节的数据内容，100个文本信息，并且支持GB2312、GBK、UNICODE以及BIG5四种编码格式。。

　　SYN6288芯片的发音数据命令格式如下，采用GBK编码格式的文本信息：
家庭网关中的TTS技术集成设计

　　采用C51的单片机主控，C代码的数据构造命令如下：

　　len = strlen(text);
head0fFrame[0]=0xFD;//构造帧头FD
head0fFrame[1]=0x00;//构造数据区长度的高字节
head0fFrame[2]=len+3;//构造数据区长度的低字节
head0fFrame[3]=0x01;//构造命令字：合成播放命令
　　head0fFrame[4]=0x01;//构造命令参数：编码格式为GBK

　　这样头命令的5个数据帧则已经完成，而需要发送的文本信息可以通过定义代码：

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

　　将text中的数据与头命令帧整合，并将全部数据与0X00进行异或运算得到最终的异或效验码，通过串口直接发送到6288芯片，6288芯片将驱动扬声器发声，这样屋内的使用者将听到讯息：有人关注了您的微博，快上新浪微博看看！

　　同样实现家电的信息、邻里信息以及小区管理信息的交互，通过TTS技术实现良好的人机交互。若要再实现远程控制、报警监控等功能，则需要对家庭网关的功能进行添加，解析GSM、3G协议等实现智能手机远程遥控家中的电器，一个典型的家庭网关设计图如下：
家庭网关中的TTS技术集成设计

　　家庭网关主要分为主控部分、Zigbee通讯部分、TTS（语音合成）部分以及接口部分，其中主控采用16位DSP芯片，选用16位DSP芯片既能提供足够的接口，又有强大的运算能力，可以方便的进行产品的开发。Zigbee由CC2430芯片实现，经上位机控制，自定义其协议，构造最基本的六节点星型网络，满足通讯，并实现了安全层协议。

　　家庭网关提供众多的接口，支持GSM、蓝牙、802.11a/b/g、3G网络、以太网，并允许外部宽带以及广电网的接入，如有需要也可以提供智能电网接入，实现家庭的通讯以及娱乐的要求。

　　随着我国数字家庭化的不断进展，家庭网关在近几年内将以井喷般的速度迅发展，根据摩尔定律，新型半导体产品的推出，整个家庭网关的硬件成本将逐渐的下降，而性能却会大幅度的提升，芯片不管是技术上以及成本上都有较大的突破。

　　TTS技术在家庭网关中的应用是实现智能人机交互的必备手段，采用SYN6288芯片也是综合参考产品性价比的选择，最重要的是6288芯片的体积十分小巧，开发极为简单。语音合成技术在家庭网关中的应用，也将提升网关的人机交互能力，也是人们所追求的最适交互机制，二者的结合将产生巨大的能量。

CTI论坛报道