一种无线语音传输系统设计方案
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:356
1射频收发芯片nrf401
nrf401是挪威nordic vlsi公司最新推出的单芯片rf收发机，专为在433mhz ism (工业、科研和医疗) 频段工作而设计。它是目前集成度最高的无线数传产品。该芯片集成了高频发射、高频接收、pll合成、fsk 调制、fsk解调、双频道切换等功能，具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。nrf401 的外围元件很少，仅10个左右。只包括一个4mhz基准晶振(可与mcu共享)、一个pll环路滤波器和一个vco电感，收发天线合一，没有调试部件，这给研制及生产带来了极大的方便。主要技术特性见表1 所示，其内部结构如图1所示。
nrf401接收机使用具有较强抗干扰能力的fsk频移键控(frequency-shiftkeying)调制方式，改善了噪声环境下的系统性能；采用dss+pll频率合成技术， 工作频率稳定可靠。与ask幅移键控(amplitude-shiftkeying)和ook开关键控(on-off keying)方式相比，这种方式的通信范围更广，特别是在附近有类似设备工作的场合。
图1 nrf401内部框图
nrf401 无需外接昂贵的变容二极管，而其他竞争产品大多需要外接变容二极管、声表面波滤波器件等。这些芯片一般需要进行曼彻斯特编码后才能传输，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率（实际速率）的1/3,因此大大增加了软件的工作量和产品开发的难度。而nrf401系列独特的技术可以直接传送单片机串口数据，应用及编程非常简单，抗干扰能力强，传送的效率很高，且使用很方便。
nrf401采用小型20引脚ssop封装，管脚数和体积最小，采用非常紧凑的电路板布局，有利于减少pcb面积，降低成本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。3v直流电源供电。接收电流低，仅为11ma，而且在轮流检测（polling）模式时可以通过周期性暂停的方法使其更低，以延长电池寿命。它还提供进一步降低电流消耗的待机模式。表2为其部分管脚说明。
nrf401另一个非常重要的特性是接收机的频带外阻抗很高(out-of-band blocking)，这意味着它不需要外部声表面波（saw）滤波器。此外nrf401的解调器是dc平衡的，因此可以使用任何一种协议，也可以使用各种'0'、'1'序列，因而无需浪费单片机宝贵的处理资源来进行曼彻斯特编码。nrf401的串口可以与任何单片机接口，也不需要进行设置，应用及编程非常简单，可直接传输串口数据，传送的效率很高，是一种能方便地与各种单片机配合使用的方案。
2 音频接口芯片tlv320aic10
tlv320aic10是ti公司近年新推出的低功耗∑-δ型16位a/d、d/a音频接口（aic）芯片。模拟接口芯片（aic）又称调制解调编解码器（modem codec）以其高度可编程性，高性能，低功耗，较少的外围器件，成为当前语音处理的主流产品。适用于音频处理，语音增强，语音安全，回声抵消，voip（voice-over-internet protocol）等广泛的电话或语音应用中。其功能强大的串行接口和应用支持以及低功耗的特性使得tlv320aic10成为音频应用的最好的模拟接口。
tlv320aic10为一通用，3－5.5v codec，内部集成了16位a/d和d/a转换器。有两路模拟输入通道，一路模拟输出通道和一对数字i/o口。使用片内fir滤波器时采样速率最高可达22ksps，采用片外fir滤波器时其采样速率最高可达88ksps，工作方式和采样速率均可由单片机编程设置。其内部adc之前有抗混叠滤波器，之后有抽样滤波器，dac之前有插值滤波器，接收和发送可同时进行，且输入输出增益控制可编程，可工作在单端或差分方式。其独特的直接dcsi参数设置模式采用单线串行口直接对内部寄存器编程，不受数据转换串行口的影响。事件控制模式使单片机可监控如电话ring/off-hook检测等外部事件。
aic10由５个控制寄存器控制。其中，控制寄存器１：软件复位，dac的16位或15＋1位模式选择以及抗混叠滤波器、抽样滤波器、插值滤波器使能／旁路选择。控制寄存器2：决定工作方式和采样速率。控制寄存器３：软件关电，模拟及数字信号反馈和事件控制模式选择；adc的16位或15＋1位模式选择。控制寄存器４：输入输出增益控制。aic的初始化主要就是对这4个寄存器参数进行设定。该器件与单片机接口易于实现，开发和使用更加方便。尤其适合应用于低比特率、高性能密集设备的话音传输、识别及合成等的各种voip、电缆调制解调器、语音和电话领域。
3系统的硬件连接
接收/发射机应满足便携式电池供电设备的一些基本要求，才能适用于无线rf应用。这些基本要求为:方案成本低，体积小，低功耗，符合电池供电要求，集成度高，无需微调外部元件，外围元件极少，加工更容易，数据传输率高，传输时间更短，接口简单，可以与廉价的单片机接口。本文所设计的无线集群语音传输系统由单片射频收发芯片nrf401、微控制器msp430f1121、tlv320aic10、epm7128s等芯片组成。其系统的硬件连接如图2所示。
msp430f1121是ti公司生产的超低功耗微控制器，具有16位risc结构，16位cpu寄存器和常数寄存器，4k
nrf401是挪威nordic vlsi公司最新推出的单芯片rf收发机，专为在433mhz ism (工业、科研和医疗) 频段工作而设计。它是目前集成度最高的无线数传产品。该芯片集成了高频发射、高频接收、pll合成、fsk 调制、fsk解调、双频道切换等功能，具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。nrf401 的外围元件很少，仅10个左右。只包括一个4mhz基准晶振(可与mcu共享)、一个pll环路滤波器和一个vco电感，收发天线合一，没有调试部件，这给研制及生产带来了极大的方便。主要技术特性见表1 所示，其内部结构如图1所示。
nrf401接收机使用具有较强抗干扰能力的fsk频移键控(frequency-shiftkeying)调制方式，改善了噪声环境下的系统性能；采用dss+pll频率合成技术， 工作频率稳定可靠。与ask幅移键控(amplitude-shiftkeying)和ook开关键控(on-off keying)方式相比，这种方式的通信范围更广，特别是在附近有类似设备工作的场合。
图1 nrf401内部框图
nrf401 无需外接昂贵的变容二极管，而其他竞争产品大多需要外接变容二极管、声表面波滤波器件等。这些芯片一般需要进行曼彻斯特编码后才能传输，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率（实际速率）的1/3,因此大大增加了软件的工作量和产品开发的难度。而nrf401系列独特的技术可以直接传送单片机串口数据，应用及编程非常简单，抗干扰能力强，传送的效率很高，且使用很方便。
nrf401采用小型20引脚ssop封装，管脚数和体积最小，采用非常紧凑的电路板布局，有利于减少pcb面积，降低成本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。3v直流电源供电。接收电流低，仅为11ma，而且在轮流检测（polling）模式时可以通过周期性暂停的方法使其更低，以延长电池寿命。它还提供进一步降低电流消耗的待机模式。表2为其部分管脚说明。
nrf401另一个非常重要的特性是接收机的频带外阻抗很高(out-of-band blocking)，这意味着它不需要外部声表面波（saw）滤波器。此外nrf401的解调器是dc平衡的，因此可以使用任何一种协议，也可以使用各种'0'、'1'序列，因而无需浪费单片机宝贵的处理资源来进行曼彻斯特编码。nrf401的串口可以与任何单片机接口，也不需要进行设置，应用及编程非常简单，可直接传输串口数据，传送的效率很高，是一种能方便地与各种单片机配合使用的方案。
2 音频接口芯片tlv320aic10
tlv320aic10是ti公司近年新推出的低功耗∑-δ型16位a/d、d/a音频接口（aic）芯片。模拟接口芯片（aic）又称调制解调编解码器（modem codec）以其高度可编程性，高性能，低功耗，较少的外围器件，成为当前语音处理的主流产品。适用于音频处理，语音增强，语音安全，回声抵消，voip（voice-over-internet protocol）等广泛的电话或语音应用中。其功能强大的串行接口和应用支持以及低功耗的特性使得tlv320aic10成为音频应用的最好的模拟接口。
tlv320aic10为一通用，3－5.5v codec，内部集成了16位a/d和d/a转换器。有两路模拟输入通道，一路模拟输出通道和一对数字i/o口。使用片内fir滤波器时采样速率最高可达22ksps，采用片外fir滤波器时其采样速率最高可达88ksps，工作方式和采样速率均可由单片机编程设置。其内部adc之前有抗混叠滤波器，之后有抽样滤波器，dac之前有插值滤波器，接收和发送可同时进行，且输入输出增益控制可编程，可工作在单端或差分方式。其独特的直接dcsi参数设置模式采用单线串行口直接对内部寄存器编程，不受数据转换串行口的影响。事件控制模式使单片机可监控如电话ring/off-hook检测等外部事件。
aic10由５个控制寄存器控制。其中，控制寄存器１：软件复位，dac的16位或15＋1位模式选择以及抗混叠滤波器、抽样滤波器、插值滤波器使能／旁路选择。控制寄存器2：决定工作方式和采样速率。控制寄存器３：软件关电，模拟及数字信号反馈和事件控制模式选择；adc的16位或15＋1位模式选择。控制寄存器４：输入输出增益控制。aic的初始化主要就是对这4个寄存器参数进行设定。该器件与单片机接口易于实现，开发和使用更加方便。尤其适合应用于低比特率、高性能密集设备的话音传输、识别及合成等的各种voip、电缆调制解调器、语音和电话领域。
3系统的硬件连接
接收/发射机应满足便携式电池供电设备的一些基本要求，才能适用于无线rf应用。这些基本要求为:方案成本低，体积小，低功耗，符合电池供电要求，集成度高，无需微调外部元件，外围元件极少，加工更容易，数据传输率高，传输时间更短，接口简单，可以与廉价的单片机接口。本文所设计的无线集群语音传输系统由单片射频收发芯片nrf401、微控制器msp430f1121、tlv320aic10、epm7128s等芯片组成。其系统的硬件连接如图2所示。
msp430f1121是ti公司生产的超低功耗微控制器，具有16位risc结构，16位cpu寄存器和常数寄存器，4k
1射频收发芯片nrf401
nrf401是挪威nordic vlsi公司最新推出的单芯片rf收发机，专为在433mhz ism (工业、科研和医疗) 频段工作而设计。它是目前集成度最高的无线数传产品。该芯片集成了高频发射、高频接收、pll合成、fsk 调制、fsk解调、双频道切换等功能，具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。nrf401 的外围元件很少，仅10个左右。只包括一个4mhz基准晶振(可与mcu共享)、一个pll环路滤波器和一个vco电感，收发天线合一，没有调试部件，这给研制及生产带来了极大的方便。主要技术特性见表1 所示，其内部结构如图1所示。
nrf401接收机使用具有较强抗干扰能力的fsk频移键控(frequency-shiftkeying)调制方式，改善了噪声环境下的系统性能；采用dss+pll频率合成技术， 工作频率稳定可靠。与ask幅移键控(amplitude-shiftkeying)和ook开关键控(on-off keying)方式相比，这种方式的通信范围更广，特别是在附近有类似设备工作的场合。
图1 nrf401内部框图
nrf401 无需外接昂贵的变容二极管，而其他竞争产品大多需要外接变容二极管、声表面波滤波器件等。这些芯片一般需要进行曼彻斯特编码后才能传输，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率（实际速率）的1/3,因此大大增加了软件的工作量和产品开发的难度。而nrf401系列独特的技术可以直接传送单片机串口数据，应用及编程非常简单，抗干扰能力强，传送的效率很高，且使用很方便。
nrf401采用小型20引脚ssop封装，管脚数和体积最小，采用非常紧凑的电路板布局，有利于减少pcb面积，降低成本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。3v直流电源供电。接收电流低，仅为11ma，而且在轮流检测（polling）模式时可以通过周期性暂停的方法使其更低，以延长电池寿命。它还提供进一步降低电流消耗的待机模式。表2为其部分管脚说明。
nrf401另一个非常重要的特性是接收机的频带外阻抗很高(out-of-band blocking)，这意味着它不需要外部声表面波（saw）滤波器。此外nrf401的解调器是dc平衡的，因此可以使用任何一种协议，也可以使用各种'0'、'1'序列，因而无需浪费单片机宝贵的处理资源来进行曼彻斯特编码。nrf401的串口可以与任何单片机接口，也不需要进行设置，应用及编程非常简单，可直接传输串口数据，传送的效率很高，是一种能方便地与各种单片机配合使用的方案。
2 音频接口芯片tlv320aic10
tlv320aic10是ti公司近年新推出的低功耗∑-δ型16位a/d、d/a音频接口（aic）芯片。模拟接口芯片（aic）又称调制解调编解码器（modem codec）以其高度可编程性，高性能，低功耗，较少的外围器件，成为当前语音处理的主流产品。适用于音频处理，语音增强，语音安全，回声抵消，voip（voice-over-internet protocol）等广泛的电话或语音应用中。其功能强大的串行接口和应用支持以及低功耗的特性使得tlv320aic10成为音频应用的最好的模拟接口。
tlv320aic10为一通用，3－5.5v codec，内部集成了16位a/d和d/a转换器。有两路模拟输入通道，一路模拟输出通道和一对数字i/o口。使用片内fir滤波器时采样速率最高可达22ksps，采用片外fir滤波器时其采样速率最高可达88ksps，工作方式和采样速率均可由单片机编程设置。其内部adc之前有抗混叠滤波器，之后有抽样滤波器，dac之前有插值滤波器，接收和发送可同时进行，且输入输出增益控制可编程，可工作在单端或差分方式。其独特的直接dcsi参数设置模式采用单线串行口直接对内部寄存器编程，不受数据转换串行口的影响。事件控制模式使单片机可监控如电话ring/off-hook检测等外部事件。
aic10由５个控制寄存器控制。其中，控制寄存器１：软件复位，dac的16位或15＋1位模式选择以及抗混叠滤波器、抽样滤波器、插值滤波器使能／旁路选择。控制寄存器2：决定工作方式和采样速率。控制寄存器３：软件关电，模拟及数字信号反馈和事件控制模式选择；adc的16位或15＋1位模式选择。控制寄存器４：输入输出增益控制。aic的初始化主要就是对这4个寄存器参数进行设定。该器件与单片机接口易于实现，开发和使用更加方便。尤其适合应用于低比特率、高性能密集设备的话音传输、识别及合成等的各种voip、电缆调制解调器、语音和电话领域。
3系统的硬件连接
接收/发射机应满足便携式电池供电设备的一些基本要求，才能适用于无线rf应用。这些基本要求为:方案成本低，体积小，低功耗，符合电池供电要求，集成度高，无需微调外部元件，外围元件极少，加工更容易，数据传输率高，传输时间更短，接口简单，可以与廉价的单片机接口。本文所设计的无线集群语音传输系统由单片射频收发芯片nrf401、微控制器msp430f1121、tlv320aic10、epm7128s等芯片组成。其系统的硬件连接如图2所示。
msp430f1121是ti公司生产的超低功耗微控制器，具有16位risc结构，16位cpu寄存器和常数寄存器，4k
nrf401是挪威nordic vlsi公司最新推出的单芯片rf收发机，专为在433mhz ism (工业、科研和医疗) 频段工作而设计。它是目前集成度最高的无线数传产品。该芯片集成了高频发射、高频接收、pll合成、fsk 调制、fsk解调、双频道切换等功能，具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。nrf401 的外围元件很少，仅10个左右。只包括一个4mhz基准晶振(可与mcu共享)、一个pll环路滤波器和一个vco电感，收发天线合一，没有调试部件，这给研制及生产带来了极大的方便。主要技术特性见表1 所示，其内部结构如图1所示。
nrf401接收机使用具有较强抗干扰能力的fsk频移键控(frequency-shiftkeying)调制方式，改善了噪声环境下的系统性能；采用dss+pll频率合成技术， 工作频率稳定可靠。与ask幅移键控(amplitude-shiftkeying)和ook开关键控(on-off keying)方式相比，这种方式的通信范围更广，特别是在附近有类似设备工作的场合。
图1 nrf401内部框图
nrf401 无需外接昂贵的变容二极管，而其他竞争产品大多需要外接变容二极管、声表面波滤波器件等。这些芯片一般需要进行曼彻斯特编码后才能传输，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率（实际速率）的1/3,因此大大增加了软件的工作量和产品开发的难度。而nrf401系列独特的技术可以直接传送单片机串口数据，应用及编程非常简单，抗干扰能力强，传送的效率很高，且使用很方便。
nrf401采用小型20引脚ssop封装，管脚数和体积最小，采用非常紧凑的电路板布局，有利于减少pcb面积，降低成本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。3v直流电源供电。接收电流低，仅为11ma，而且在轮流检测（polling）模式时可以通过周期性暂停的方法使其更低，以延长电池寿命。它还提供进一步降低电流消耗的待机模式。表2为其部分管脚说明。
nrf401另一个非常重要的特性是接收机的频带外阻抗很高(out-of-band blocking)，这意味着它不需要外部声表面波（saw）滤波器。此外nrf401的解调器是dc平衡的，因此可以使用任何一种协议，也可以使用各种'0'、'1'序列，因而无需浪费单片机宝贵的处理资源来进行曼彻斯特编码。nrf401的串口可以与任何单片机接口，也不需要进行设置，应用及编程非常简单，可直接传输串口数据，传送的效率很高，是一种能方便地与各种单片机配合使用的方案。
2 音频接口芯片tlv320aic10
tlv320aic10是ti公司近年新推出的低功耗∑-δ型16位a/d、d/a音频接口（aic）芯片。模拟接口芯片（aic）又称调制解调编解码器（modem codec）以其高度可编程性，高性能，低功耗，较少的外围器件，成为当前语音处理的主流产品。适用于音频处理，语音增强，语音安全，回声抵消，voip（voice-over-internet protocol）等广泛的电话或语音应用中。其功能强大的串行接口和应用支持以及低功耗的特性使得tlv320aic10成为音频应用的最好的模拟接口。
tlv320aic10为一通用，3－5.5v codec，内部集成了16位a/d和d/a转换器。有两路模拟输入通道，一路模拟输出通道和一对数字i/o口。使用片内fir滤波器时采样速率最高可达22ksps，采用片外fir滤波器时其采样速率最高可达88ksps，工作方式和采样速率均可由单片机编程设置。其内部adc之前有抗混叠滤波器，之后有抽样滤波器，dac之前有插值滤波器，接收和发送可同时进行，且输入输出增益控制可编程，可工作在单端或差分方式。其独特的直接dcsi参数设置模式采用单线串行口直接对内部寄存器编程，不受数据转换串行口的影响。事件控制模式使单片机可监控如电话ring/off-hook检测等外部事件。
aic10由５个控制寄存器控制。其中，控制寄存器１：软件复位，dac的16位或15＋1位模式选择以及抗混叠滤波器、抽样滤波器、插值滤波器使能／旁路选择。控制寄存器2：决定工作方式和采样速率。控制寄存器３：软件关电，模拟及数字信号反馈和事件控制模式选择；adc的16位或15＋1位模式选择。控制寄存器４：输入输出增益控制。aic的初始化主要就是对这4个寄存器参数进行设定。该器件与单片机接口易于实现，开发和使用更加方便。尤其适合应用于低比特率、高性能密集设备的话音传输、识别及合成等的各种voip、电缆调制解调器、语音和电话领域。
3系统的硬件连接
接收/发射机应满足便携式电池供电设备的一些基本要求，才能适用于无线rf应用。这些基本要求为:方案成本低，体积小，低功耗，符合电池供电要求，集成度高，无需微调外部元件，外围元件极少，加工更容易，数据传输率高，传输时间更短，接口简单，可以与廉价的单片机接口。本文所设计的无线集群语音传输系统由单片射频收发芯片nrf401、微控制器msp430f1121、tlv320aic10、epm7128s等芯片组成。其系统的硬件连接如图2所示。
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