《2022年无线语音传输系统_应用方案借鉴 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年无线语音传输系统_应用方案借鉴 .pdf（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、凌阳科技大学计划教育推广中心 北京海淀上地信息产业基地中黎科技园1 号楼 5 层TEL: 86-10-62981668 FAX: 86-10-62962425 E-mail: http:/ 无 线 语 音 传 输 系 统SPCE061A应 用 方 案V1.0 2006.10.15 应用方案名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - 版权声明凌阳科技股份有限公司保留对此文件修改之权利且不另行通知。凌阳科技股份有限公司所提供之
2、信息相信为正确且可靠之信息, 但并不保证本文件中绝无错误。请于向凌阳科技股份有限公司提出订单前 , 自行确定所使用之相关技术文件及规格为最新之版本。若因贵公司使用本公司之文件或产品, 而涉及第三人之专利或著作权等智能财产权之应用及配合时, 则应由贵公司负责取得同意及授权, 本公司仅单纯贩售产品, 上述关于同意及授权, 非属本公司应为保证之责任 . 又未经凌阳科技股份有限公司之正式书面许可, 本公司之所有产品不得使用于医疗器材 , 维持生命系统及飞航等相关设备。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -
3、- - - - - 第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - 目 录1引言 .22设计要求 .32.1设计题目 .32.2技术指标 .33模块特性简介 .43.1SPCE061A简介 .43.2NRF2401A 无线收发芯片简介. 53.2.1芯片特性 .53.2.2应用领域 .64系统总体方案介绍.75系统硬件设计 .85.1硬件框图 .85.2无线收发模块电路 .85.361 板电路 .96系统软件设计 .106.1软件总体设计 .106.2子程序设计 .116.2.1录音子程序 .116.2.2放音子程序 .127结语 .138参考文献 .14名师资料总结 - - -
4、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 1 xSPCE061A 在无线语音传输系统的应用凌阳科技教育推广中心摘要： 本设计利用SPCE061A 单片机的语音功能，借助于nRF2401A 无线收发芯片，实现简易的双向无线语音传输功能。关键词：SPCE061A nRF2401 无线传输名师资料总结 - - -精品资
5、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 2 x1引 言SPCE061A 是凌阳科技的一款16 位微控制器，内嵌32K 的闪存（ FLASH ）。 SPCE061A 为语音产品而集成了ADC 、DAC 、AGC 等，还具有n 项内积运算指令，较高的处理速度使unSP 能够非常容易快速地处理复杂的数字信号，是语音应用领域
6、的一种最经济选择。SPCE061A 精简开发板 （以下简称61 板）配有在线调试功能；结合集成开发环境不需外界任何仿真、调试器即可以完成在线编程、仿真、调试功能。本方案直接使用了61 板，利用 SPCE061A 的语音处理功能，借助于nRF2401A 无线收发芯片，实现简易的双向无线语音传输功能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University
7、Program http:/ E-mail: x 3 x2设 计 要 求2.1设计题目利用无线模块，结合SPCE061A 开发板，实现语音的双向无线收发。基本要求如下：1.通过其中一套61 板和无线模块 （A 套）实现录音功能并将压缩后的语音资源通过无线模块发射；2.通过另外一套61 板和无线模块 （B 套）接收 A 套发送的语音资源数据，并对数据进行解码播放；3.A 套和 B 套均可以实现独立的数据收发和录放音功能；4.通过一定的协议实现A 套和 B 套的半双工通信2.2技术指标1.传输有效距离20 m 以上；2.录放音采用10 Kbps 以上的数据压缩格式。名师资料总结 - - -精品资料
8、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 4 x3模 块 特 性 简 介本系统采用SPCE061A 单片机作为主控制器，通过无线收发模块收发数据，实现语音的采集传输播放，下面介绍将会用到的主要器件：3.1SPCE061A 简介SPCE061A 是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，使用它可以非常方便实现复杂的
9、数据处理，包括基本的加减运算和复杂的乘积运算处理，该芯片拥有8 路 10 位精度的ADC ，其中一路为音频转换通道，另外7 路可作为普通的AD 转换通道。另外凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中， 支持标准C 语言，可以实现C 语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件：SPCE061A 片内还集成了一个ICE（在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而 ICE 接口不占用芯片上的硬件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境（nSP IDE
10、）用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载（烧写）也是通过该接口进行下载。下图为 SPCE061A 单片机的内部结构框图：双16位定时器/计数器7通道10位ADC单通道 ADC+AGCCPU 时钟实时时钟FLASHRAM时基中断控制IOA15 - 0IOB15 - 0锁相环振荡器IOB0 (SCK)IOB1(SDA)低电压监测 /低电压复位双通道10位DAC串行输入输出接口AUD1AUD2MIC_IN32 管脚通用输入输出端口16 位微控制器unSPTM+ICEXI/RXOICE_SCKICE_SDAICE_ENCPVIOB7（RXD）IOB10 （TXD ）串行异步通讯接口Watch
11、dog图 3.1 SPCE061A 内部结构图SPCE061A 性能简介：z16 位 nSP 微处理器z工作电压（ CPU）VDD 为 3.03.6V ，（ I/O）VDDH 为 3.05.5V zCPU 时钟： 0.3249.152MHz 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 5 x
12、z内置 2K 字 SRAM z内置 32K 字 FLASH z可编程音频处理z晶体振荡器z系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电仅为2uA/3.6V z2 个 16 位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）z2 个 10 位 DAC （数 /模转换）输出通道z32 位通用可编程输入/输出通道z14 个中断源可来自定时器A/B 、时基、 2 个外部时钟源输入和键唤醒z具备触键唤醒的功能z使用凌阳音频编码SACM_S480 可以播放压缩的语音资源z锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号z32768Hz 实时时钟z7 通道 10 位电压模 /数转换器（ ADC ）和单通道声音模/数转换器
13、z声音模 /数转换器输入通道内置麦克风放大器，并具有自动增益控制（AGC）功能z具备串行设备接口z具备低电压复位功能和低电压检测功能z内置在线仿真电路接口z具有 WatchDog 功能3.2nRF2401A 无线收发芯片简介nRF2401A 是 Nordic 公司生产的无线收发芯片。该芯片需要极少的外围器件，即可实现高速的无线数据收发。该芯片采用QFP24 封装，其管脚排布如下：NRF24011234567 8 9 101112131415161718192021222324CEDR2CLK2DATA2CSDR1CLK1DATADVDDVSSXCLK2XCLK1VDD_PAANT1ANT2VS
14、S_PAVDDVSSIREFVSSVDDVSSPER_UPVDD图 3.2 nRF2401 管脚图3.2.1芯片特性z单芯片无线收发zGFSK 调制模式名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 6 xz收发载波频率：2.4GHz2.5GHz z数据传输率： 01Mbps z极少外围器件z1
15、25 阶可调收发频率（梯度1MHz ）z地址比较和CRC 校验zDuoCeiver? 技术，支持双通道接收zShockBurst? 技术，低功耗，缓解CPU 发送压力z宽电压范围： 1.9V3.6V z超低功耗：发送 10.5mA-5dBm ；接收 18mA 3.2.2应用领域z无线数据采集z小型无线网络z无线抄表z门禁系统z小区传呼z监控系统z非接触 RF 智能卡z无线遥控z无线音频 /视频数据传输该芯片的具体使用可以参考Nordic 公司的 nRF2401A 数据手册。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
16、整理 - - - - - - - 第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 7 x4系 统 总 体 方 案 介 绍整个系统的结构如图 4.1 所示，系统由两套61 板和 nRF2401 无线模块构成，为便于描述，命名为A套和 B 套。两套的硬件结构和软件设计是完全一致的。硬件部分，采用SPCE061A 自带的 ADC ，通过其 MIC 通道将语音转换为数字量；按照一定的格式编码后通过nRF 无线模块将编码数据发送出去；另一端通过无线模块接收到
17、来自发射端的编码数据，并对之进行解码，解码后的数据通过SPCE061A 自带的 DAC 输出，实现声音的还原。61板61板nRFnRF语音输入A套B套语音输出语音输出语音输入分时占用K1K1图 4.1 系统整体框图软件部分：为了便于分析，将系统分为3 种工作状态：等待状态、录音状态、放音状态。程序运行后，A 套和 B 套均处于等待状态，在等待状态下可以通过按键进入录音状态；进入录音状态后进行录音并将压缩后的数据发送；另一端在接收到数据后进入放音状态，接收数据并进行解码。通过改变按键的状态可退出录音状态，停止录音和数据发送；另一端在一定时间内接收不到数据即退出放音状态。3 种状态间的切换关系如下
18、：等待状态录音状态放音状态图 4.2 系统状态切换图由于两套系统的硬件和软件一致，下面仅介绍其中一套的硬件和软件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 8 x5系 统 硬 件 设 计系统的硬件分为两大部分，61 板和无线收发模块部分，下面重点介绍这两个模块：5.1硬件框图系统的硬件框
19、图如图 5.1 所示：图 5.1 系统硬件框图5.2无线收发模块电路无线收发电路包括主芯片nRF2401A 及其外围电路、接口电路、指示电路，如图 5.2 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 9 xU1NRF2401CE1DR22CLK23DATA24CS5DR16CLK17
20、DATA8DVDD9VSS10XCLK211XCLK112VDD_PA13ANT114ANT215VSS_PA16VDD17VSS18IREF19VSS20VDD21VSS22PER_UP23VDD24CLK2DR1DR2DATA2J2CON3123CSCEC833nFC915pFY116MHzC1015pFC62.2nFL13.6nHC722pFL222nHR122KC31nFVDDANTC51.0pFC41.0pFR21MPWR_UPCLK1DATA1C110uFC210nFR31KD1LEDVDDPowerCSVSS+PWR_UPDATA1DR2DR1-VDDCSCEJ1CON10123
21、45678910CLK2CECLK1DATA1DATA2DR1PWRCLK1DATA2DR2CLK2图 5.2 无线收发模块电路nRF2401A 及其外围电路包括nRF2401A 芯片、稳压部分、晶振部分、天线部分。电压VDD 经电容C1、C2、C3 处理后为芯片提供工作电压；晶振部分包括Y1、C9、C10，晶振 Y1 允许值为： 4MHz 、8MHz 、12 MHz 、16 MHz ，如果需要1Mbps 的通信速率，则必须选择16MHz 晶振。天线部分包括电感L1 、L2，用来将 nRF2401A 芯片 ANT1 、ANT2 管脚产生的2.4G 电平信号转换为电磁波信号，或者将电磁波信号转换
22、为电平信号输入芯片的ANT1 、 ANT2 管脚。为方便与 61 板的连接，模组提供了两个接口J1、J2，其中 J1 为 nRF2401A 的控制端口和通道1 的收发通道， J2 为预留端口，是通道2 的接收通道。 J1 接口为 10Pin 的插孔，其布局和61 板的 I/O 端口布局一致，可以直接插接到61 板的 I/O 端口使用。 J2 预留，如果需要采用双通道接收时，可以将J2 对应的 3根信号线引出，接到单片机的I/O 上即可。同时，在板上添加了工作指示，系统上电后D1 将会被点亮。注意：无线收发模块的工作电压VDD 为 3.3V ，须将 61 板 J5 的 I/O 电平选择跳线跳至3
23、V 端。5.361 板电路61 板相关电路可以参考附录，在此不做赘述。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 10 x6系 统 软 件 设 计6.1软件总体设计程序的思想：系统运行后处于等待状态，在等待状态下不断扫描按键并判断是否接收到数据。如果检测到按键按下则进入录音状态，进行录音并
24、将压缩后的数据发送；另一端在接收到数据后进入放音状态，接收数据并进行解码。如果想要停止录放音，可以通过释放按键退出录音状态，停止录音和数据发送；另一端在一定的时间内接收不到数据即退出放音状态。等待状态录音状态放音状态图 6.1 系统状态切换图主程序流程：系统首先初始化nRF2401A 为接收状态，之后进入主循环，在主循环中扫描KEY1 键和播放允许标志PlayFlag，如果检测到KEY1 键按下则进入录音装态，如果检测到PlayFlag = 0 xFF 则进入放音状态。如果KEY1 键释放则退出录音状态，如果检测到PlayFlag = 0 x00 则退出放音状态。开始nRF初始化Key1按下？
25、播放？录音、发送接收、放音YNYN图 6.2 系统主程序流程图中断服务程序：中断服务包括IRQ4_1KHz 中断和 FIQ_TMA 中断。IRQ4_1KHz 中断用来接收数据，每次进入中断，判断无线模块是否有数据请求（接收到数据），如果有数据请求，则从 nRF2401A 中读出数据，同时置位语音播放允许标志PlayFlag， 如果连续一段时间内 （ 0.1S）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在
26、无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 11 x没有接收到数据，则清除语音播放允许标志PlayFlag。程序流程如图 6.3 所示。有数据请求？1KHz 中断缓冲区满？填补缓冲区返回YN计数器 Cnt加1YNCnt 100？PlayFlag = 0 x00清零计数器 CntYN读nRF2401APlayFlag = 0 xFF清零计数器 Cnt图 6.3 1KHz 中断服务子程序FIQ_TMA 中断用来录放音。在录音或者放音时，每次进入中断则调用DVR1600 的中断服务函数。程序流程如图 6.4 所示。TMA 中断调
27、DVR1600 中断服务函数返回图 6.4 TimerA中断服务子程序6.2子程序设计6.2.1录音子程序在检测到 KEY1 键按下后进入录音子程序。进入程序后首先禁止1KHz 中断，屏蔽来自nRF2401A 的数据接收，并切换nRF2401A 工作方式为发送；之后作初始化工作，初始化编码队列，设置编码格式等；如果按键KEY1一直处于闭合状态，程序将会不断地进行编码操作，每产生一帧编码数据后将数据写入nRF2401A ，进行无线发送。一旦KEY1 键释放，停止录音，并切换nRF2401A 工作方式为接收，同时允许 1KHz 中断。程序流程如图 6.5 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎
28、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 12 xDVR 停止禁止 1KHz 中断，切换 2401A为发送录音初始化KEY1 按下？DVR 编码缓冲区有数据？读取资源数据并发送NYYN允许 1KHz 中断，切换 2401A为接收图 6.5 录音子程序6.2.2放音子程序在检测到语音播放允许标志PlayFlag 值变为 0
29、xFF 后，进入放音子程序。初始化编码队列并开始语音播放；如果PlayFlag 的值一直为0 xFF，程序将会一直进行DVR 解码操作。一旦PlayFlag 的值不为0 xFF，停止放音。程序流程如图 6.6 所示：DVR 停止放音初始化PlayFlag = 0 xFF ？DVR 解码NY图 6.6 放音子程序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 17 页 - - - - - - - - - SPCE061A在无线语音传输系统中的应用? Sunplus Uni
30、versity Program http:/ E-mail: x 13 x7结 语基于 SPCE061A 无线语音传输系统，借助nRF2401A 芯片的稳定传输性能，更好的发挥了SPCE061A单片机的语音特色。是SPCE061A 在无线语音传输方面的典型应用作品。本方案具有一定的扩展性，可以适当修改实现以下功能：广播式语音传输，通过一个主机呼叫，多个从机接收，并能够接收来自不同从机的应答信号；将通信过程中的声音存储起来并实现回放等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - ? Sunplus University Program http:/ E-mail: x 14 x8参 考 文 献1 罗亚非 .凌阳 16 位单片机应用基础.M. 北京：北京航空航天大学出版社2 凌阳大学计划网站3 nRF2401A Product Specification.pdf ww.nvlsi.no 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - -