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1、数字对讲机工作原理及数字对讲机关键器件的构成方案一以单片机为核心处理器的DMR对讲机方案(MSP430F149+AMBE1000)1.工作原理发射时,由麦克送来的模拟语音经CSP1027进行A/D转换,由声码器AMBE1000进行语音压缩,交单片机MSP430F149进行协议填充组帧,送到CC1101进行调制后发射。接收时,由CC1101解调出来的码流经MSP430F149进行帧恢复,交由声码器进行解压,数据经CSP1027进行D/A转换为模拟语音信号。2.关键器件微控制器采用TI公司的MSP430F149,它是16位超低功耗、混合信号微控
2、制器,采用“冯·诺依曼”结构,可用JTAG(一种标准测试接口)进行仿真调试。芯片的电源电压为(1.8～3.6)V,在RAM数据保持方式下耗电仅0.1uA,活动模式耗电250uA/MIPS(每秒百万条指令数)。运算时由于本单片机采用16位RISC(精简指令集计算机),一个时钟周期可以执行一条指令,而传统的单片机要12个时钟周期才执行一条指令。工作在8MHz的晶振频率时,指令速度可达8MIPS,而同样这个指令速度,16位处理器比8位处理器高远不止两倍。概述声码器AMBE1000在国内已有产品,价格比较合理。CC1101的灵敏度为-116dBm(
3、1.2kbps,1%数据包误码率,工作在433MHz时),与国内的对讲机可用灵敏度-120dBm相比偏低,但符合欧盟的CE标准规定小于-107dBm.另外,射频模块的功率输出仅12dBm(16mW),所以本方案仅适用短距离范围的通信。提高灵敏度可考虑用器件ADF7021作为射频模块。方案二以DSP+MCU为核心处理器的对讲机方案1.工作原理方案以MSP430为中心系统来完成数据的收、发控制等工作,系统采用MSP430中USART模块的SPI同步通信模式。在接收过程中,首先接收来自射频芯片的FSK数据,解调后由MSP430将数据帧的同步域、尾
4、域、ID域以及命令字节去除后,数据发至C5402进行去压缩处理,数据交AIC23进行D/A转换为语音信号。在发送过程中,首先由AIC23进行A/D转换,数据交C5402将语音压缩,再由微控制器MSP430进行协议填充,加上头域、尾域、ID域以及命令字节形成数据帧,然后控制射频模块将数据发送。2.关键器件TMS320C5402是TI公司于1996年推出的一种定点DSP芯片,采用先进的修正哈佛结构和8总线结构,使处理器的性能大大提高。其独立的程序和数据总线允许同时访问程序存储器和数据存储器,实现高速并行操作。如,可以在一条指令中同时执行3次读操
5、作和1次写操作。TMS320C5402的运行速度为40MIPS,指令周期为25ns.此外,还可以在数据总线与程序总线之间相互传送数据。从而使处理器具有单个周期内同时执行算术运算、逻辑运算、位移操作、乘法累加运算以及访问程序、数据存储等强大功能。概述采用DSP方案时,免去选用语音芯片声码器的烦恼,提高了数字对讲机对语音处理的能力,可让语音编码的算法尽量优化,从而使对讲机语音信号的处理更具通用性和扩展性。本方案是以DSP为开发平台,经过连续可变斜率增量(CVSD)调制编解码得到语音信号的清晰度和自然度好,但软件开发工作量大。CC1000不支持4
6、FSK调制与解调,本方案不适用于DMR与dPMR协议。另外CC1000的接收可用灵敏度为-110dBm,国内对讲机厂家可能嫌低。以单片机为核心处理器的dPMR对讲机方案(CMX618+CMX71411.工作原理发射时,麦克送来的模拟语音经CMX618内部进行增益调节,A/D转换和压缩处理,然后通过SPI(串行外围设备接口)进入CMX7141基带处理器,在微控制器LPC2138的控制和管理下经CMX7141芯片内部进行信道编码,dPMR协议栈打包,数字滤波以及4FSK调制,调制编码后的语音数据经CMX7141芯片的MOD1/2管脚分别输出给外
7、部的发射VCO和压控温补参考时钟,经两点调制输出射频载波给发射功放,并到天线输出。接收时,CMX7141对基于超外差射频接收模块送来的4FSK解调信号在微控制器LPC2138的控制和管理下进行4FSK解调,dPMR拆包,信道解码,最终得到语音编码数据,经SPI串口送给CMX618进行语音解压缩并恢复语音信号。2.关键器件语音编解码片CMX618是CML微电子(新加坡)私人有限公司的产品,芯片由音频压缩/解压器、RALCWI编解码器、前向纠错编解码器和其他特殊功能模块几部分组成。RALCWI是一种鲁棒的先进的复杂性波形插入技术,与其他语音编解
8、码技术不同,它使用独有的信号分解和参数编码方法,可确保在较高的压缩率下有较好的语音质量。在声码器中,采用RALCWI技术实现的语音质量与编码速率在4kbps以上的标准声码器话音质
