一種基于nRF2401的無線語音通信的實現(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，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)運而生。

本文介紹的這種系統(tǒng)，利用AVR單片機實現(xiàn)語音信號的編解碼，利用大容量Flash存儲芯片實現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的存儲，利用nRF2401無線收發(fā)芯片實現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的無線傳輸和具體接收方的選擇，具有實時半雙工通信、可加密、錄音回放的特點，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

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2單片機及周邊電路

MCU采用ATmega16。ATmega16是ATMEL公司生產(chǎn)的基于增強的AVR RISC(精簡指令集計算機)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SPI串行端口，以及6個可以用于軟件進行選擇的省電模式。

MCU負責(zé)輸入語音信號的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存儲芯片

Flash存儲芯片采用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器，其主存儲區(qū)容量為16 Mbit，分為4 096頁，每頁512 B或528 B。還帶有2個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)換器建立時間為12.5μs，即更新速率為80 kHz。它與MCU的接口電路見圖5。