摘 要：本文介绍一种wi-fi手机的设计与实现方案。无线语音通信系统主要包括输入(adc)、输出(dac)、数据通信等部分。本系统实现了无线网络接口驱动和tcp/ip协议，音频数据通过滤波，a/d转换后通过无线网络发送出去；同理，网络接收到的数据通过d/a转换后经低通滤波送到扬声器。
关键词：wi-fi；语音通信；tcp/ip协议

引言
尽管wlan手机价格相对昂贵，语音通信质量也不高，同时还缺乏漫游功能，但是由于wlan通信具有更低的成本、更灵活的通信方式等优点，它正吸引着越来越多的商业用户。
wlan手机(wi-fi手机)的特点是采用数字传输方式、全双工通信、抗干扰性好、安全性高；可以对某个ip进行呼叫；能够与局域网无缝连接，实现广播、组播等功能。wi-fi手机能实现一般通信系统无法实现的许多功能，未来一定会有广阔的应用前景。
本课题设计并实现了一个wi-fi手机——基于802.11b的数字语音通信终端。

工作原理
图1为wi-fi手机系统工作原理图。从图中可以看出，系统包括输入部分、输出部分和通信等模块。
输入部分
输入部分由2级组成：
1. 第一级提供麦克风放大和一阶预采样低通滤波。这一部分使用音频功率放大和模拟低通滤波器来实现。
2. 第二级使用mcu片上的10位adc实现a/d转换。其主要工作是通过a/d采样，获取音频pcm码流。
在通信系统中，一般话音采样频率达到8khz就可以得到较好的效果。在本系统中，a/d采样频率定为8khz，即每125ms采样一个点。本方案中，mcu选用了基于arm核的lpc2119，lpc2119有10位片内adc，这里只取其高8位，获得8位的采样值。因此，系统输入部分最后得到的是8khz的8位pcm音频数据。这些采样的数据经过打包后就可从网络发送出去。
输出部分
输出部分也分为2级：
1. 第一级是d/a转换过程。由于系统采用的mcu没有内置的dac，因此采用pwm实现d/a转换的功能。
2. 第二级是一个模拟低通滤波器，它把pwm的数字输出脉冲转换成一个模拟信号。
通信模块部分
通信模块利用pcmcia总线的802.11b网络接口实现无线网络通信。由mcu驱动无线网卡，并实现tcp/ip协议栈。通过tcp建立端与端的连接。由于语音通信的特点，音频数据通过udp进行通信。
无线局域网的工作模式一般分为两种：infrastructure和ad-hoc。infrastructure是指通过ap(access point)互连的工作模式。它主要在媒体存取控制层(mac)中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。 ad-hoc方式把一组需要互相通信的无线网卡的bssid设为相同值来组网。本系统工作在ad-hoc模式下。
本系统采用基于intersil prism 芯片组的802.11b无线网卡。prism媒体访问控制器(medium access controller ，prism mac)提供了以下服务：
?以802.3或802.11帧格式发送数据报文。
?接收或转发802.3或802.11帧格式的数据报文。
?报告诸如连接、验证、断开连接等状态改变信息。
?配置各种802.11b无线网络的操作参数。
prism mac提供给用户一系列的接口，以方便驱动、操作基于prism的无线设备。主机是通过一组接口寄存器和prism mac进行通信的。对prism mac成功初始化后就可以接收或发送数据。
图2是无线网络的工作层次图。无线网络控制器提供了逻辑链路层协议，mcu接收到帧数据后要进行协议的分析，这是tcp/ip协议栈的主要工作。tcp/ip协议栈模块使用底层的硬件设备驱动模块来接收和发送数据，同时给其上层应用提供一些简单、易用的接口。

硬件描述
从硬件层面上看，系统主要包括电源管理、音频处理和无线通信三部分。系统硬件结构如图3所示。
对移动或便携式设备等使用电池供电的设备来讲，电源管理是非常重要的部分。由于arm7 mcu需要3.3v电源和1.8v内核供电电源，本系统使用lp3985和lp3984两种超低压降稳压器获得3.3v和1.8v的电压，当电池电压跌至3.4v时，系统仍能正常工作。另外、无线网卡是工作在5v电压下的，因此使用高效的升压dc/dc 变换器lm2623。
系统的输入模块实现一阶预采样低通滤波和信号放大。输出模块中mcu的pwm信号经过两级低通滤波、通过音频功率放大后，输出到扬声器。这部分电路用到了四运放lmc6484和音频功率放大器lm4900。
lmc6484是coms工艺的运算放大器，具有功耗低、增益高和轨对轨输出等特点，适用于低工作电压环境。
lm4900能够在较低的工作电压下获得较大的功率放大和较小的信号失真度。3.3v供电时，在16ω的负载下lm4900能够提供175mw左右的持续平均功率。
软件设计
本系统软件部分主要包括网络驱动、tcp/ip协议以及收发数据、输入/输出的调度和协调等用户程序。
硬件初始化
硬件初始化主要负责对adc、定时器、pwm等硬件外设进行初始化，这是系统正常工作的关键。由于系统音频的采样频率是8khz，因此需要一个125ms的定时器。另外硬件初始化还包括键盘、led和模拟器件使能等工作。硬件初始化的具体实现不做详细论述。
无线网络驱动
prism mac提供给用户一系列的接口，来驱动基于prism的无