一種基于nRF2401的無線語音通信的實(shí)現(xiàn)

0引言

短距離無線語音通信的應(yīng)用之一是無線對講機(jī)，這種通信方式一般是同頻單工，給通話帶來了一定程度的不便，于是許多替代的技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。

本文介紹的這種系統(tǒng)，利用AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的編解碼，利用大容量Flash存儲(chǔ)芯片實(shí)現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，利用nRF2401無線收發(fā)芯片實(shí)現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的無線傳輸和具體接收方的選擇，具有實(shí)時(shí)半雙工通信、可加密、錄音回放的特點(diǎn)，并且能夠方便地應(yīng)用到短距離無線通信產(chǎn)品中。

1硬件設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2單片機(jī)及周邊電路

MCU采用ATmega16。ATmega16是ATMEL公司生產(chǎn)的基于增強(qiáng)的AVR RISC(精簡指令集計(jì)算機(jī))結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微處理器。它具有16 kB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash存儲(chǔ)器，512 B的EEPROM，1 kB的SRAM，內(nèi)置8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的A／D轉(zhuǎn)換器，一個(gè)SPI串行端口，以及6個(gè)可以用于軟件進(jìn)行選擇的省電模式。

MCU負(fù)責(zé)輸入語音信號(hào)的A／D采樣、CVSD(連續(xù)可變斜率增量調(diào)制)編碼和解碼、無線收發(fā)芯片的控制、D／A轉(zhuǎn)換等。MCU及外圍電路見圖2。

1.2.1語音放大電路

本系統(tǒng)采用兩級高輸入阻抗的反向放大器將從傳聲器獲得的微弱語音信號(hào)放大，兩級的增益分別為Av1=-R30／R29≈-4.17，Av2=-Ra6／R3z≈-2.56，總的最大增益為Avmax=Av1Av2≈10.7，電路如圖3所示。

1.2.2 Flash存儲(chǔ)芯片

Flash存儲(chǔ)芯片采用AT45DB161D，它是一種工作電壓可低至2.7V并具有串行接口的快閃存儲(chǔ)器，其主存儲(chǔ)區(qū)容量為16 Mbit，分為4 096頁，每頁512 B或528 B。還帶有2個(gè)512 B／528 B的SRAM數(shù)據(jù)緩存，這樣主設(shè)備就可通過SPI接口向AT45DB161D高速寫入數(shù)據(jù)流。該芯片非常適用于存儲(chǔ)圖像、數(shù)據(jù)和數(shù)字聲音。它與MCU的接口電路見圖4。

1.2.3 D／A轉(zhuǎn)換電路

D／A轉(zhuǎn)換芯片采用TLC5615，它是帶緩沖基準(zhǔn)輸入(高阻抗)的10位電壓輸出D／A轉(zhuǎn)換器，具有基準(zhǔn)電壓2倍的輸出電壓范圍，3線串行接口，對于滿度輸入階越跳變，該D／A轉(zhuǎn)換器建立時(shí)間為12.5μs，即更新速率為80 kHz。它與MCU的接口電路見圖5。