基于DMR通信協(xié)議與數(shù)字對講機基帶模塊設(shè)計
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隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，單片機、DSP、ARM等處理器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信行業(yè)，尤其是在無線通信領(lǐng)域更是有其不可替代的作用。本設(shè)計中所用的核心器件MSP430FG4619是TI公司推出的MCU，TMS320VC5510(簡稱“VC5510”)是TI公司的5000系列DSP，而語音編解碼芯片AMBE一2000也是以DSP為內(nèi)核的。
無線對講機由于具有即時通信、經(jīng)濟實用、成本低廉、使用方便以及無需通信費等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用在民用、緊急事件處理等方面。尤其在緊急事件處理以及沒有手機網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況，對講機更加顯示出它的不可取代的地位。如今，模擬對講機仍然占據(jù)絕大部分的市場，但是由于數(shù)字通信可以提供更豐富的業(yè)務(wù)種類，更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量、保密特性和連接性，以及更高的頻譜效率，因此數(shù)字對講機的研究、生產(chǎn)和使用是與時俱進的，符合信息化、數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢。DMR(Digital Mobile Radi0，數(shù)字移動無線電)協(xié)議是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)于2004年所提出的一種新型的數(shù)字集群通信協(xié)議，具有很好的發(fā)展前途。
1 DMR通信協(xié)議的簡要介紹
DMR協(xié)議使用一種雙時隙TMDA接入的方式，每個突發(fā)2個時隙，每個時隙30 ms。其中每個時隙都有1．5 ms的保護時間。DMR協(xié)議結(jié)構(gòu)遵守一種普通的分層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)適用于描述參考資料和說明分層的通信結(jié)構(gòu)。DMR標(biāo)準(zhǔn)定義了一種模型草案，把模型分成3層，如圖1所示。
2 整體設(shè)計及系統(tǒng)工作原理
整個基帶系統(tǒng)的核心器件為信號處理器件和控制器件。其中，信號處理器件選擇TI公司的DSP芯片VC5510，控制器件為TI公司的MSP430FG4619單片機。
DSP的主要功能自然是數(shù)字信號的處理，本設(shè)計中VC5510實現(xiàn)信令編解碼、語音數(shù)據(jù)的收發(fā)(與AMBE一2000)的通信、幀同步、4FSK調(diào)制解調(diào)等功能。
MCU是整個系統(tǒng)的控制中心，人機接口(鍵盤、顯示)與MCU直接相連。MSP430FG4619實現(xiàn)與射頻模塊的通信(包括基帶信號發(fā)送接收、射頻頻點控制、信道檢測等)，DMR協(xié)議的高層控制(信令)，人機接口互通等功能。MSP430FG4619是TI公司推出的一種超低功耗的16位單片機口，具有豐富的片內(nèi)外圍資源，有豐富的定時器、各類串口、顯示驅(qū)動、AD／DA等功能，通用端口也可對位進行操作。
語音編解碼器件為AMBE一2000，內(nèi)核其實也是DSP。它是一種采用MBE(AMBE)算法的高性能多速率語音編解碼芯片，用于實現(xiàn)對數(shù)字語音數(shù)據(jù)的編碼及解碼，其編解碼速率可以硬件、軟件控制，根據(jù)DMR協(xié)議的需要以及AMBE一2000的特點，編解碼速率選擇為3．6kbps。與AMBE一2000相連的AD／DA轉(zhuǎn)換器選擇為AD73311，其兼容性非常好，廣泛用于完成語音信號的模擬／數(shù)字互相轉(zhuǎn)換。MSP430FG4619FG4619自帶的AD／DA與射頻接口相連，完成最終基帶信號的數(shù)字／模擬相互轉(zhuǎn)換。
信令與語音的通信機理是不一樣的：信令發(fā)送端由人機接口發(fā)起，通過MCU組幀，送往DSP編碼，再交由MCU進行D／A轉(zhuǎn)換，經(jīng)射頻模塊發(fā)送出去；接收端的信號經(jīng)過MCU的A／D轉(zhuǎn)換后送往DSP進行解碼，解碼成幀后送往MCU進行處理。而語音的編解碼完全由AMBE一2000來實現(xiàn)，經(jīng)過DSP中轉(zhuǎn)，由MCU進行發(fā)送或接收。
3 關(guān)鍵模塊電路連接原理
3．1 MCU與DSP之間的連接
由于VC5510具有增強主機接口(EHPI)，因此可以直接將主機接口的相應(yīng)引腳與MCU相連。其中HINT為送往主機的中斷，必須為MCU中具有中斷功能的通用I／O口，設(shè)計中選擇P1．3，其他引腳可以為一般的GPIO。其電路連接原理圖如圖2所示。
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