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在本系統(tǒng)中,麥克風(fēng)輸入語(yǔ)音信號(hào),經(jīng)過(guò)語(yǔ)音模塊進(jìn)行放大。然后送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換,輸出 PCM語(yǔ)音信號(hào)。再將此信號(hào)送給本次系統(tǒng)的核心器件AMBE2000,進(jìn)行語(yǔ)音編碼,輸出壓縮語(yǔ)音信號(hào),送給 CPLD控制器,CPLD收到壓縮語(yǔ)音數(shù)據(jù)后,將語(yǔ)音部分進(jìn)行提取和處理。此時(shí)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)便是 2.0k-9.6kbps的低速率語(yǔ)音數(shù)據(jù),可以進(jìn)行傳輸。由于AMBE2000可以編碼也可以解碼,所以本系統(tǒng)同樣實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音的接收。前面編碼部分發(fā)出的語(yǔ)音信息反饋回來(lái),由 CPLD接受,并轉(zhuǎn)化為 AMBE2000可以識(shí)別的格式,再由 AMBE2000進(jìn)行解碼,恢復(fù)成 PCM語(yǔ)音信號(hào),送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行 DA轉(zhuǎn)換,輸出模擬信號(hào)再經(jīng)過(guò)語(yǔ)音模塊進(jìn)行功率放大送到揚(yáng)聲器。
3. 硬件設(shè)計(jì) 硬件是本次設(shè)計(jì)的核心,包括語(yǔ)音部分,模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,語(yǔ)音編碼解碼部分以及各個(gè)模
塊的接口。
3.1 語(yǔ)音模塊 本模塊的作用是將麥克風(fēng)微弱語(yǔ)音信號(hào)放大給AD,以及將從 DA中出來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)播放出來(lái)。包括了從麥克風(fēng)輸入語(yǔ)音,以及語(yǔ)音從揚(yáng)聲器輸出兩部分。 語(yǔ)音輸入部分電路如圖 2所示,這里利用 LM386進(jìn)行兩級(jí)放大,采用的是單電源 3.3V供電。輸出的信號(hào)送到 AD.
語(yǔ)音輸出電路如圖 3所示,該電路采用功率放大芯片TPA2005D1,進(jìn)行語(yǔ)音放大。
3.2模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及其與 AMBE接口電路 本次采用的 AD,DA芯片是 PCM3500,這是一款帶有 16位串行 AD和 DA的芯片,采樣頻率范圍很寬,從 7.2kbps到 26kbps,并且它自帶有回環(huán)自檢測(cè)模式,便于電路功能自測(cè)。另外,這款芯片的配置簡(jiǎn)單,不需要復(fù)雜的配置就能有效工作。它與 AMBE2000接口部分電路如圖 4所示。
這里,需要配置的只有主動(dòng)被動(dòng)模式選擇端M/S,本電路采用主動(dòng)模式。LOOP則是選擇回環(huán)檢測(cè)功能端口,當(dāng)它為高電平的時(shí)候,相當(dāng)于AD轉(zhuǎn)化以后的輸出DOUT接到DIN, PCM3500的此項(xiàng)功能為系統(tǒng)的測(cè)試帶了很大便利。AMBE2000和 PCM3500的通信接口是 SPI口,BCK提供時(shí)鐘,它是晶振 512分頻后的時(shí)鐘信號(hào),F(xiàn)S為選通頻率,與 BCK嚴(yán)格同步。
3.3 AMBE200部分以及與 CPLD接口
AMBE2000電路是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心,除了與 PCM3500接口以外,其余部分的電路如圖 5所示。從功能上看,主要可以分為以下四個(gè)部分:時(shí)鐘部分,功能配置,功能模式選擇模塊,以及 SPI接口部分。
AMBE2000外接 16.384MHZ的晶振,芯片復(fù)位之后才能工作,復(fù)位時(shí)間至少為95ms。功能配置部分可以根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行選擇,包括回音消除,語(yǔ)音激活,滑動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ?,使用起?lái)比較靈活。功能模式選擇部分,可以選擇壓縮數(shù)據(jù)率,在實(shí)際電路測(cè)量中,即使是最低
1. 0kbps語(yǔ)音數(shù)據(jù)速率,也能獲得很好的語(yǔ)音質(zhì)量。Pin75,pin77(chann_sel)用來(lái)選擇工作模式,一共有主動(dòng)有幀,主動(dòng)無(wú)幀,被動(dòng)有幀,被動(dòng)無(wú)幀四種模式。SPI接口則是需要CPLD配置的部分, CPLD提供時(shí)鐘信號(hào)以后,壓縮語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過(guò) SPI口傳到CPLD,這時(shí)便可以收下數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋或者處理和傳輸。
2. 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件配置相對(duì)比較容易。通過(guò) CPLD提供時(shí)鐘,用于編碼解碼以及壓縮語(yǔ)音數(shù)據(jù)的傳輸。在主動(dòng)有幀格式下,幀同步脈沖由 AMBE2000產(chǎn)生,與 CPLD輸出的時(shí)鐘信號(hào)嚴(yán)格同步;被動(dòng)模式下,需要 CPLD提供幀同步信號(hào)。
各個(gè)功能選擇端,根據(jù)需要,可以利用外圍硬件配置,復(fù)位之后,也可以通過(guò) CPLD進(jìn)行軟件配置。
5.結(jié)論
通過(guò)軟件和硬件的配合使用,順利實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的編碼解碼和傳輸,在 2.0kbps的極低速率下,仍然得到了很好的語(yǔ)音效果。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn):
本文利用 DVSI公司的 AMBE2000,實(shí)現(xiàn)了低功耗,低傳輸速率下高語(yǔ)音質(zhì)量的語(yǔ)音通信系統(tǒng)。本文基于實(shí)踐,提供了較為詳細(xì)的電路實(shí)現(xiàn)方案以及合理的功能配置 ,對(duì)于要求越來(lái)越高的語(yǔ)音傳輸系統(tǒng),具有很高的實(shí)用價(jià)值。
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