近年來，利用 ADAS（高級駕駛輔助系統）等向行人和搭乘人員告知車輛狀態和存在已經變得非常重要，汽車制造商們正在推進語音輸出系統的開發，通過音效和語音來發出警告或通知，仔細觀察的用戶會聽出不同品牌的汽車播報時長不同、聲音大小也不同。如果從安全角度考慮，警報聲的響應速度非常關鍵。通常汽車播報采用兩種控制方式，一種是 MCU 控制，一種是硬件控制。但是隨著車載功能的增加，主控 MCU 的負荷越來越重，方案廠商也在試圖減輕 MCU 的負擔。

羅姆集團旗下的藍碧石公司最近推出一款新型車載語音合成 LSI --ML2253x 系列，將語音播報功能通過硬件控制，從而將主控 MCU 解放出來。LAPIS 于 2008 年從日本沖電氣工業集團分離出來，并入了羅姆集團旗下，2011 年正式更名為藍碧石半導體股份有限公司。LAPIS 公司有四大核心技術：低功耗技術、高頻電路技術、數字模擬混載技術、存儲器設計技術，提供獨具特色的 LSI 產品和晶圓代工服務。LAPIS 的語音芯片經過 40 多年的發展，全球銷量一年 1500 萬片，在日本市場排名第一。

響應速度快，抗干擾能力強

通過 MCU 來實現語音輸出需要外接主控 MCU、放大器、存儲器等元器件，并且需要主控 MCU 的軟件支持，而且軟件設計非常復雜。主控 MCU 在進行非語音播報事件處理時，可能無法進行語音播報，或者推遲語音播報。

羅姆公司高級工程師佘夢怡女士介紹，“我們的語音合成 LSI 全部由硬件組成，對主控 MCU 不會產生負荷，系統在接收到命令之后，5 毫秒內播放語音，另外，芯片中內置有通信接口、邏輯、存儲器、放大器，可構建不依賴于主控 MCU 的語音輸出系統，并可減少軟件設計工時。”

汽車在行駛中會面臨各種噪音干擾，比如儀表盤旁邊的 AM 頻率干擾會影響 D 類功放，為了盡可能降低干擾，ML22Q53x 系列中配置了 AB 類功放，雖然 AB 類功放沒有 D 類功放的效率高，但是抗干擾能力比 D 類功放強。另外，如果客戶選用 AVAS(汽車聲音警報系統)產品，芯片內置 1W 功放無法滿足要求，用戶可以將音頻輸出到外接的 10W 功放進行放大。

故障檢測功能：增強系統安全性

隨著自動緊急制動系統（AEBS）相關法律法規的實施，以及市場上 ADAS 警告類型增加，用戶對車內語音的要求也越來越嚴苛。車廠不僅要確保常規的車載品質，還必須保整車系統的安全性。因此，ML2253x 系列增加了故障檢測功能。

羅姆公司技術中心主管姚玲玲解釋，“以前車載系統接到指令后，并無法確定播放系統是否在播，播放的內容是否正確，加入了播放音異常檢測功能后，可以檢測出模擬電路的異常，并反饋給主控 MCU，還可以檢測出在系統端無法確認的語音播放問題，提高了應用的產品品質，隨時也確保終端產品的安全性，這個功能作為規避風險預案備受矚目。”

靈活配置Flash，通過MCU實現擦寫

ML2253x 系列包括兩種產品，一種內置 FLASH 的 M22Q53x 系列，Flash 大小提供 2M、4M、16M 三種可選，內部 FLASH 可擦寫的次數是 100 次；另外一種是外置存儲器的 ML22530 系列，最大可以擴到 128M。

佘夢怡表示，“該芯片可通過主控 MCU 進行 FLASH 的改寫，可在開發中進行修改數據，即便是在終端產品上也可以通過主控 MCU 進行一個數據修改，既便捷又靈活?！?/p>

算法壓縮方式獨特，音效音質有保障

ML2253x 系列支持 HQ-ADPCM 的算法壓縮方式，據介紹，這一算法是由藍碧石半導體公司聯合日本九州工業大學共同開發，可以保持高音質和音效的同時，進行一個高壓縮率的算法。相對 ADPCM 算法、非線性 PCM 以及 PCM 算法，它的壓縮率可以對比原文壓縮到五分之一的大小，用戶更加節省存儲空間，從而節省成本。

佘夢怡解釋，“我們的芯片采樣頻率是從 6.4K 到 48K，其中 48K 可以媲美 CD 的音質，而且每一段語音都可以設置不同的采樣頻率。同樣是 6.4K 的采樣頻率，采用 HQ-ADPCM 算法的最長播放時間在 128M 時可以達到 6541 秒，內置 2M Flash 也可以達到 90 秒。采用 HQ-ADPCM 方式還原后，很多硬件可以進行算法補充，在實際播放時存在 FLASH 的容量最多達到 40 倍的數據量，比如 5 個字節的數據可以擴展到 200 個字節，數據量越多，語音表現越好?！?/p>

為了滿足音頻輸出需求，芯片設有 SPI 和 I2C 兩種接口，每個通道同時支持四通道混音后從一通道輸出，可以在不同的通道選擇不同的語音，比如音樂、語音可以從不同的通道播放。在進行播放輸出時雖然只有一通道輸出，但音源可以選擇兩通道混音、四通道混音、有背景音樂等不同的選項單獨播放。

一站式解決方案

關于實際應用，佘夢怡認為，“ML22Q53x 和 ML22530 適用于快速發聲場合，對于汽車的定位或者類型沒有特殊要求。區別是帶 Q 的有內置 FLASH，不帶 Q 的客戶可以外接 FLASH，比較靈活。目前，在日本本土已經有一些知名廠商在評估、測試階段，國內有一些客戶開始做前期測試，我們的產品 4 月份出樣品，在 8 月會量產?！?/p>

在客戶進行開發時，羅姆可以提供整套開發套件，開發套件的硬件部分包含聲音控制板、SDCB3 板，不同型號對應不同的燒寫板，兩塊板子連起來后，用戶可以連接電腦、連接揚聲器等一些硬件進行播放，同時羅姆提供一個自主研發的軟件 Speech LSI Utility，可以進行波形編輯、短語編輯試聽，生成工程文件、燒寫芯片等研發必備功能。

“羅姆一貫的特色是提供一站式服務，從產品開發到后面的選型、原理圖、PCB，以及 MCU 軟件，我們會協助客戶做調試，量產之后的問題也可以一起解決。車內語音市場的規模大概有 50 億日元，車載市場的入門門檻相對較高，需要通過 AEC-Q100 或者 ISO 26262 標準。羅姆的優勢是有自主產品線和 LAPIS 產品線相互補充，還針對 ISO 26262 已經取得了流程認證。”佘夢怡補充。

ML22530x系列DEMO板演示

該 DEMO 板基于 ML22530 語音芯片設計，開發板上有語音芯片、MCU、外置 FLASH，以及外置功放組成。MCU 只需要發送一個簡單的指令就可以控制語音芯片，語音芯片從外部 FLASH 中讀取數據進行播放。芯片內部集成了 1W 功放，設置有一個 1W 的輸出口，連接上喇叭即可播放聲音，板子上設有三個按鈕進行語音數據選擇。

工程師展示了用在 AVAS(汽車聲音警報系統)產品上的聲音，模擬電動汽車的引擎音，可以通過滑動變阻器調節聲音的大小，通過不同的阻值使用 AD 變換，再通過 MCU 選擇相應的語音數據進行播放。

針對車內安全性提醒的應用，可以模擬汽車轉向燈的聲音、汽車在剛啟動時的歡迎音樂等。佘夢怡強調，“如果客戶是用在 AVAS(汽車聲音警報系統)產品上，由于芯片內部只有 1W 功放，我們建議客戶外置功放，這樣才能起到提醒的作用，讓路邊的行人聽到車子的引擎聲音?！?/p>

審核編輯 黃昊宇