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UTP-D系列语音芯片

发布时间：2018-12-21     点击量：4119

  • UTP-D系列语音芯片
  • UTP-D系列语音芯片

  • 1.简介
    UTPD系列芯片是一个内置MIDI回放处理单元，一个4位精简指令集CPU，一个14位PWM声音输出单元，8/16个IO口，256*4bit RAM 的4位高品质语音芯片。有680K/340K/160K/128K/96K/64K/32K *12bit的程序存储空间可选。可以工作在2.0V-5.5V工作电压。工作频率为1M/2MHZ。具有内置振荡器。此外还具有低压复位，红外输出，看门狗，5个中断源以及2个定时器等功能。

    2.特性
    4位精简指令集CPU
    工作电压：2.0-5.5V
    内置校准电压，输入2.0-5.5V，输出2.0-3.0V
    IOA-IOD工作电压：2.0V-5.5V 
    14位高分辨率PWM输出
    32K/64K/96K/128K/160K/340K/680K程序/数据存储空间
    低功耗休眠模式
    一通道声音处理单元，支持MIDI回放
    8/16个通用IO口
    IO口唤醒功能（IOA-IOD/IOA-IOB）
    低压复位功能
    看门狗复位功能
    2线串口触发
    最大支持256段语音
    支持最大15级音量控制
    可设置BUSY输出脚

    3.芯片选型

    芯片型号

    UTP016D

    UTP032D

    UTP048D

    UTP064D

    UTP080D

    UTP170D

    UTP340D

    存储容量
    (K word)

    32

    64

    96

    128

    160

    340

    680

    IO

    8

    8

    16

    16

    16

    16

    16

    4.结构方块图

    5.引脚描述

    引脚名称

    类型

    描述

    IOA[3:0]

    I/O

    通用IO口，可设置为唤醒口，可设置1M或200K下拉
    IOA3:和OTP烧录数据引脚共用
    IOA2:可设置为外部中断引脚，或烧录时钟信号引脚
    IOA1:可设置为红外输出引脚
    IOA0:可设置为芯片复位引脚

    IOB[3:0]

    I/O

    IOB[3:0]通用IO口，可设置为唤醒口，可设置1M或200K下拉电阻
    IOB2:可设置为外部中断引脚
    IOB1:可设置为红外输出引脚
    IOB0:可设置为按键复位引脚

    IOC[3:0]

    I/O

    UTP032D/UTP016D没有这4个引脚
    通用IO口，可设置为唤醒口，可设置1M或200K下拉电阻
    IOC2:可设置为外部中断输入口
    IOC1:可设置为红外输出口
    IOC0:可设置为接键复位引脚

    IOD[3:0]

    I/O

    UTP032D/UTP016D没有这4个引脚
    通用IO口，可设置为唤醒口，可设置1M或200K下拉电阻
    IOC2:可设置为外部中断输入口
    IOC1:可设置为红外输出口
    IOC0:可设置为接键复位引脚

    TEST

    I

    UTP032D/UTP016D没有这个引脚
    对用户没用

    AUDP
    AUDN

    O

    PWM音频驱动输出口

    VDDIO

    P

    电源输入口

    VSS1,VSS2

    G

    地参考引脚

    VPP

    P

    OTP烧录电源引脚

    REGOUT

    P

    校准电源输出口

    VDDTRM

    P

    电源引脚，使用时保持悬空

    VSS_FUSE

    G

    电源引脚，使用时保持悬空

    PVDD

    P

    PWM电源

    PVSS

    G

    PWM电路参考地

    6.芯片封装图

    UTP340D / UTP170D/UTP080D/UTP064D/UTP048D封装

    UTP032D/UTP016D封装

    7.电气参数
    7.1极限参数

    参数

    符号

    取值

    供电电压

    V+

    <7.0V

    输入电压范围

    VIN

    (VSS-0.3V)~(V+0.3V)

    工作温度

    TA

    0℃~70℃

    存放温度

    Tsto

    -65℃~+150℃

    7.2直流电气参数

    参数

    符号

    极限值

    单位

    测试条件

    最小值

    典型值

    最大值

    工作电压

    VDD

    2.0

    -

    5.5

    V

     

     

    工作电流

     

    IOP

    -

    1.5

    -

    mA

    FCPU=2MHZ @3.0VPWM关闭(UTP080D/064D/048D/032D/016D)

    -

    2

    -

    mA

    FCPU=2MHZ @4.5V PWM关闭(UTP080D/064D/048D/032D/016D)

    -

    5

    -

    mA

    FCPU=2MHZ @3.0VPWM关闭(UTP340D/170D)

    -

    6

    -

    mA

    FCPU=2MHZ @3.0VPWM关闭(UTP080D/064D/048D/032D/016D)

    静态电流

    ISTBY

    -

    -

    5

    uA

    VDD = 3.0V

    -

    -

    5

    uA

    VDD = 4.5V

    IO口输入高电平电压
    (IOA,IOB,IOC,IOD)

    VIH

    0.5VDD

    -

    -

    V

    VDD = 4.5V

    IO输入低电平电压
    (IOA,IOB,IOC,IOD)

    VIL

    -

    -

    0.5VDD

    V

    VDD=4.5V

    驱动电流
    (IOA,IOB,IOC,IOD)

    IOH

    -

    10

    -

    mA

    VDD = 3.0V,VOH = 0.7*VDD

    -

    20

    -

    mA

    VDD = 4.5V,VOH=0.7*VDD

    灌电流
    (常规电流)

    IOL1

    -

    10

    -

    mA

    VDD = 3.0V,VOH = 0.7*VDD

    -

    20

    -

    mA

    VDD = 4.5V,VOH=0.7*VDD

    灌电流
    (强电流)

    IOL2

    -

    20

    -

    mA

    VDD = 3.0V,VOH = 0.7*VDD

    -

    40

    -

    mA

    VDD = 4.5V,VOH=0.7*VDD

     

    内部下拉电阻
    (IOA,IOB,IOC,IOD)

     

    RL1

    -

    200

    -

    Kohm

    VDD = 3.0V,IO = 0V
    (UTP080D/064D/048D/032D/016D)

    -

    100

    -

    Kohm

    VDD = 4.5V,IO = 0V
    (UTP080D/064D/048D/032D/016D)

    -

    150

    -

    Kohm

    VDD = 3.0V,IO = 0V
    (UTP340D/170D)

    -

    150

    -

    Kohm

    VDD =4.5V,IO = 0V
    (UTP340D/170D)

    内部下拉电阻2
    (IOA,IOB,IOC,IOD)

    RL2

    -

    1000

    -

    Kohm

    VDD = 3.0V,IO = 0V
    (UTP080D/064D/048D/032D/016D)

    -

    500

    -

    Kohm

    VDD = 4.5V,IO = 0V
    (UTP080D/064D/048D/032D/016D)

    -

    850

    -

    Kohm

    VDD = 3.0V,IO = 0V
    (UTP340D/170D)

    -

    850

    -

    Kohm

    VDD =4.5V,IO = 0V
    (UTP340D/170D)

    PWM驱动电流

    IPWM

    -

    180

    -

    mA

    VDD = 3.0v,8欧负载

    -

    280

    -

    mA

    VDD = 4.5v,8欧负载

    频率误差
    (电压改变时)

    △F/F

    -1

    -

    +1

    %

    FCPU = 2MHZ

    频率误差
    (在同一电压下测试)

    △F/F

    -1

    -

    +1

    %

    FCPU = 2MHZ
    工作电压 = 3.0V

     

    △F/F

     

     

     

     

    FCPU = 2MHZ
    工作电压 = 4.5V

    7.3测试图表

    频率-工作电压关系

    频率-温度关系

    工作电流-工作电压关系

    8.控制模式
    UTPD系列语音芯片具有丰富的控制方式。它分为按键控制模式、二线串口控制模式。其中按键控制模式分为ON/OFF控制、可打断触发、不可打断触发、电平保持触发、电平非保持触发、OneKey下一首。2线串口控制模式可以接受主控MCU的控制播放相应的语音组。

    8.1按键控制
    可以定义相应的IO管脚直接触发芯片放音，即每一个管脚可控制播放一段或多段语音。每个开关的触发方式可单独设置。按键触发方式可以设置的方式有：边沿触发、电平触发。
    8.1.1 触发时序图
    A．边沿触发：普通轻触开关按键触发，按一下播放一个声音

    B．电平触发：适合到位开关、叶片开关、接近开关的电平触发，按着也可以触发


    C．可打断触发：在声音播放过程中，按按键可以打断当前声音播放并播放一个新的声音


    D．不可打断触发：播放声音过程中，按键不可以打断声音播放，直到声音播放结束，才能重新触发


    E．电平保持触发：有电平信号，声音一直播放，电平停止，声音立即停止


    F．电平循环触发:有电平信号，声音一直播放，电平信号结束，最后一个声音会继续播放完


    G．按键循环触发：按一下按键播放一个声音，再按一下播放下一个声音，如此类推（播完循环）


    8.2两线串口控制
    两线串口控制模式由主控MCU通过与IOA2口和IOA3口相连，发送复位信号与脉冲信号来控制UTPD芯片播放相应的语音，两线控制模式最多可以控制256段语音的播放。
    8.2.1两线串口通讯端口分配
    IOA2：复位信号接收口
    IOA3：触发信号接收口，高电平脉冲500uS（周期1ms）
    8.2.2 两线串口通讯时序图

    两线串口时序图

    发码时：IOA2先发500uS复位脉冲信号，等待500uS再向IOA3发送段数脉冲，向IOA3发送一个500uS脉冲后需要等待500uS，继续发接下来的脉冲信号，要控制播第几段声音则向IOA3发送多少个脉冲。

    注：不同容量的芯片通讯时序稍有不同
    UTP016D-UTP080D脉宽:大于500us
    UTP170D-UTP340D脉宽:大于700us

    9.应用电路

    一般电流应用电路

    注：此应用电路用在当系统电流较小的情况
    PCB layout注意事项：
    1.PVDD走线必须大于或等于VDD
    2.VSS,PVSS必须直接连到电源接地端
    3.当产品使用两节电池供电时C1参考值为0.1uF~4.7uF,芯片发声音量越大C1相应越大
    4.UTP032D/UTP016D不支持IOC/IOD两组IO口
    5.UTP016D/UTP032D没有TEST引脚

    大电流应用电路
    注：此电路用在当系统整机电流较大电压可能不稳定的情况
    PCB layout注意事项：
    1.PVDD走线必须大于或等于VDD
    2.VSS,PVSS必须直接连到电源接地端
    3.C1参考值为47uF,根据系统电流可作相应调整 
    4.如果需要驱动马达，REGOUT必须接C3连到地
    5.UTP032D/UTP016D不支持IOC/IOD两组IO口
    6.UTP016D/UTP032D没有TEST引脚

    10.封装信息


    SOP24封装 (300 mil)


    SOP-16封装(150mil)


    SOP-8封装(150mil)

    11.技术支持与联系信息

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