基于 cpld 的双音多频信号 pcm 编码的设计

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于CPLD的双音多频信号PCM编码的设计12邵小桃，吴奇（1.北京交通大学电子与信息工程学院,北京,100044,2.西安交通大学,西安,710049）摘要:本文介绍了可编程逻辑器件（PLD）在双音多频信号的PCM编码中的应用。从双音多频信号的PCM编码到PCM编码信号的输出，利用CPLD、硬件描述语言VHDL及MATLAB来实现整个功能，仿真结果正确，并给出了相应的开发应用系统。关

2、键词:可编程逻辑器件；双音多频；脉冲编码调制；超高速集成电路硬件描述语言中图分类号：TN914.31文献标识码：ATheNovelDesignofCPLDApplicationinDTMFTonePCMCodeShao,XiaotaoWu,Qi(SchoolofElectronics&InformationEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044)Abstract:ThispaperintroducestheapplicationofC

3、PLDinDTMFtonePCMcode.ThenoveldesignincludingthegenerationofDTMFtonePCMcodeandPCMcodeoutputaredescribedbyusingofMATLABandHardwareDescriptionLanguageVHDLaccordingly.Itpresentsthegoodsimulationresultsandalsoprovidesthedevelopmentandimplementationsystem.K

4、eywords:CPLD；DTMF；PCM；VHDL随着数字通信的广泛应用，可编程逻辑器件容量、功能的不断扩大，集成电路的设计已经进入片上系统（SoC）和专用集成电路（ASIC）的时代。同时，由于硬件描述语言VHDL可读性强、可移植性强、支持对大规模设计的分解和对已有设计的再利用等强大功能，也迅速出现在各种电子设计自动化（EDA）系统中。而且先进的开发工具使整个系统设计调试周期大为缩短，SoC和ASIC设计有了更加广阔的发展前景。双音多频（DTMF）编码技术，是用两个特定的单音频组合信号来代表数字

5、信号以实现其功能，被广泛用作电话的音频拨号，实现电话号码快速可靠的传输。此外，它也被用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。本文针对传统的DTMF信号的PCM编码方案，提出一种基于CPLD的DTMF信号PCM编码设计新方案。该方案相对与传统方案更适合于现代数字通信系统，不但大大减少元件数量，也使系统设计更加灵活，稳定性更高，性价比更高。1.DTMF信号编码产生电路设计原理国际上采用697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种频率中的

6、任意2种进行组合，用来代表16种不同的数字或功能键。DTMF发生电路在按下某一个键之后便产生对应模拟双音信号（如按下数字键“1”，便产生由频率为697Hz和1209Hz两个正弦信号叠加而成的模拟双音信号），DTMF信号在接口中被转换成了PCM编码信号。在话音传输系统中产生DTMF信号PCM编码的传统方案是：在一个模拟DTMF信号发生器(如ZARLINK公司MT8888C，DTMF收发器集成芯片)后面再加一个PCM编码芯片（如MOTOROLA公司的MC14LC5480），这样就可以产生所需DTMF信

7、号的PCM编码。此传统方案不但需要添加硬件设备，而且信号经过模拟到数字的转变，会带来系统误差，1http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛而本文所提出的方法，就很好地解决了上述问题。第一，DTMF信号的PCM编码通过编写MATLAB程序得到；第二，控制PCM编码输出则通过编写VHDL程序得到。最后采用CPLD实现整个功能。下面就分别说明。1.1PCM编码的实现PCM（脉冲编码调制）包括采样、量化、编码三个过程，是一种将模拟信号

8、转变成数字信号的编码方式，主要用于语音传输。DTMF中使用的信号频率最高为1633Hz，而通信系统中PCM编码的采样频率为8K，满足奈奎斯特采样定律，故模拟DTMF信号完全可以由它的采样值代替。根据CCITT建议，PCM30/32路电话编码采用A律压扩的8位编码，但国际上多使用13折线法来近似A律PCM编码。语音信号的PCM编码大多采用逐次反馈的折叠二进制编码。编码的程序结果是以二进制形式显示，为了和汇编程序兼容，需进行二进制到十六进制的转化。整个采样、量化、编码程序完全采用MAT