基于MAXII的無(wú)線音箱解決方案

傳統(tǒng)的音箱使用時(shí)需要布線，安裝和移動(dòng)非常不方便。因此無(wú)線音箱方案應(yīng)運(yùn)而生，早期的無(wú)線音箱多采用紅外、FM載波的方式調(diào)制。紅外調(diào)制方向性要求高，更改方向影響接收效果。FM模擬調(diào)制抗干擾及保密性不好，并且會(huì)影響他人應(yīng)用。針對(duì)這些問(wèn)題，我們開發(fā)新型無(wú)線音箱產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)立體聲音樂的無(wú)線傳輸，無(wú)需布線、使用更靈活。該方案基于MAXII CPLD開發(fā)。MAXII EPM570是Altera的新一代CPLD芯片，性能是上一代的兩倍、容量大了四倍、功耗只有原來(lái)的十分之一。該方案采用的是2.4GHz ISM頻段FSK載波調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)、保密性好。

無(wú)線音箱包含發(fā)射和接收兩個(gè)模塊。發(fā)射模塊將左右聲道的音頻信號(hào)經(jīng)ADC按每通道44.1kHz/16bit采樣，經(jīng)基帶處理芯片MAXII EPM570做壓縮、漢明編碼及數(shù)據(jù)打包后通過(guò)無(wú)線芯片調(diào)制發(fā)射。接收模塊通過(guò)無(wú)線芯片接收到數(shù)字信號(hào)經(jīng)基帶處理芯片MAXII EPM570進(jìn)行數(shù)據(jù)解包、糾錯(cuò)及解壓縮處理，通過(guò)I²S界面發(fā)送到DAC驅(qū)動(dòng)耳機(jī)或功率放大器。

左右聲道的音頻信號(hào)經(jīng)ADC采樣后的每秒數(shù)據(jù)量為44.1kHz16bit2=1.4112Mbps。而我們采用的是Micro Linear ML2724無(wú)線收發(fā)芯片是載波頻率為2.4G FSK方式調(diào)制，最大傳輸速率1.536Mbps。由于無(wú)線通訊的特性導(dǎo)致，通訊時(shí)必須增加同步信息、糾錯(cuò)碼、幀控制字等輔助位元。因此1.536Mbps的傳輸速率是不夠的，這就要求增加音頻數(shù)據(jù)壓縮的功能。但傳統(tǒng)的MCU處理速度低，無(wú)法滿足要求，因此我們采用Altera的MAXII CPLD做基帶處理芯片完成數(shù)據(jù)的快速處理。收發(fā)模塊均采用單5V供電，全速工作時(shí)電流不到200mA。如果ADC和DAC采用3.3V的芯片，收發(fā)模塊工作在3.3V條件下，功耗還可進(jìn)一步降低。

發(fā)射模塊應(yīng)用的芯片主要有ADC、SRAM、CPLD、8位MCU、LDO、射頻芯片ML2724。模塊上電后，MCU對(duì)ML2724進(jìn)行初始化操作，雙聲道音頻信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為I²S格式16bit/44.1kHz的數(shù)據(jù)流，基帶處理芯片將數(shù)據(jù)作ADPCM壓縮、漢明編碼后存入SRAM中緩存。CPLD從SRAM中讀出數(shù)據(jù)打包，NRZI編碼后通過(guò)RF模塊按1.5ms一幀的間隔發(fā)送出去。由于CPLD可以并行處理，上述操作同時(shí)進(jìn)行，大大降低了音頻信號(hào)的處理延時(shí)。發(fā)射模塊邏輯框圖見圖1。

圖1：發(fā)射模塊邏輯框圖

接收模塊應(yīng)用的芯片主要有DAC、SRAM、CPLD、8位MCU、LDO、射頻芯片ML2724。射頻信號(hào)通過(guò)RF模塊接收后轉(zhuǎn)為串行數(shù)字信號(hào)，發(fā)送到基帶處理芯片。經(jīng)位同步、NRZI解碼、漢明糾錯(cuò)及解壓縮處理后，緩存在SRAM中。從SRAM中取出數(shù)據(jù)經(jīng)CPLD處理后轉(zhuǎn)為I²S數(shù)據(jù)流送到DAC轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)?？梢灾苯域?qū)動(dòng)耳機(jī)放音或送到音頻放大器放大驅(qū)動(dòng)音箱。還可用D類功放JAM2x020代替DAC和傳統(tǒng)的A、B類功放。接收模塊邏輯框圖見圖2。

圖2：接收模塊邏輯框圖

本方案創(chuàng)造性地將CPLD應(yīng)用于消費(fèi)類音頻處理產(chǎn)品中，充分發(fā)揮了MAXII CPLD速度快、功耗低、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)音頻基帶處理芯片。我們?cè)诨鶐幚硗瓿闪薃DPCM壓縮、漢明編解碼、I²S數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、SRAM的讀寫及NRZI碼的編解碼等。要完成這些功能在傳統(tǒng)的CPLD中是很難想象的。

方案中還采用優(yōu)質(zhì)的ML2724單片集成收發(fā)芯片硬件方面保證傳輸距離、抗干擾能力，且有40個(gè)頻道可供選擇。高達(dá)8位地址編碼，有256種編碼選擇收發(fā)模塊只有地址碼相同才能正確解碼，提高保密性，降低相鄰模塊干擾的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用NRZI編碼和前向糾錯(cuò)方法在軟件方面增強(qiáng)抗干擾能力并提高通訊質(zhì)量。該方案可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一或一對(duì)多的傳輸形式實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)CD音質(zhì)的無(wú)線傳送，可廣泛用于環(huán)繞立體聲音箱，便攜PC音箱及嬰兒監(jiān)護(hù)等產(chǎn)品中。