功放模塊設(shè)計(jì)-基于can總線語音節(jié)點(diǎn)方案與對策

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1、-功放模塊設(shè)計(jì)-基于CAN總線的語音節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案關(guān)鍵詞：語音CAN總線文章針對現(xiàn)有的模擬廣播系統(tǒng)存在抗干擾能力弱、傳輸距離短等不足，進(jìn)行了基于CAN總線的數(shù)字語音通信系統(tǒng)的研究。給出語音通信系統(tǒng)的總體構(gòu)成，并對節(jié)點(diǎn)各模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。核心部分采用內(nèi)置CAN控制器PIC18F458單片機(jī)作為控制器，與獨(dú)立的CAN收發(fā)器CTM8251構(gòu)成CAN收發(fā)模塊;采用低傳輸速率和高通話質(zhì)量的AMBE-1000芯片作為語音編碼器。測試表明，節(jié)點(diǎn)間可以實(shí)現(xiàn)可靠，語音質(zhì)量高的實(shí)時性通信。　????引言　　CAN總線以其短幀、無損仲裁、多主工作方式、干擾能力強(qiáng)而應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，如汽車行業(yè)、煤礦安

2、監(jiān)系統(tǒng)、智能儀表系統(tǒng)等?；贑AN總線的數(shù)字語音通信系統(tǒng)就是利用CAN總線的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。利用該系統(tǒng)調(diào)度室可以在同一時間內(nèi)通知礦井中的所有工作人員安全撤離，并按照礦井應(yīng)急預(yù)案指揮搶險救災(zāi);井下人員也可以及時與調(diào)度室聯(lián)系，及時通報情況;井下也具有局部通信功能，方便井下人員直接的聯(lián)系和通報事情?！　?語音通信系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)　　基于CAN總線的語音通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示?！　?　　圖1系統(tǒng)總體框架圖.---　　該系統(tǒng)由上位機(jī)PC、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、語音節(jié)點(diǎn)、通信電纜、終端等構(gòu)成，采用總線型網(wǎng)絡(luò)、多主訪問機(jī)制。地面可以通過上位機(jī)PC對網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)對井下各個語音節(jié)點(diǎn)的任意呼叫(即

3、點(diǎn)播方式)、各個組的語音節(jié)點(diǎn)的呼叫(即組播方式)或全部呼叫(即廣播方式)功能;井下各個語音節(jié)點(diǎn)也可以呼叫網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將該語音節(jié)點(diǎn)的ID上傳給上位機(jī)PC;并且井下各個語音節(jié)點(diǎn)可與其它同組的語音節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組內(nèi)通話通信。在CAN總線結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)是可以靈活接入的，這是CAN總線網(wǎng)絡(luò)最有優(yōu)勢的地方，同時，由于不分主從，因此，每一個節(jié)點(diǎn)都可以接收信息或者在總線空閑的時候發(fā)送信息，這是CAN總線的另外一個比較重要的優(yōu)勢?！　?語音節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)　　語音數(shù)據(jù)通過麥克風(fēng)輸入，經(jīng)過MAX9814進(jìn)行放大，然后送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再通過語音處理模塊將數(shù)據(jù)壓縮打包傳送給微處理器，微處

4、理器通過CAN收發(fā)器將數(shù)據(jù)傳到總線上;總線上的信息通過收發(fā)器傳送給微處理器，通過微處理器傳至語音處理模塊，對其解壓縮，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出模擬信號再經(jīng)過功放模塊進(jìn)行功率放大送到揚(yáng)聲器，最后由揚(yáng)聲器輸出語音信號?！　≌Z音節(jié)點(diǎn)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示?！　?　　圖2語音節(jié)點(diǎn)總體結(jié)構(gòu)圖　　2.1處理器模塊　　處理器模塊是語音通信節(jié)點(diǎn)的計(jì)算核心，所有的設(shè)備控制、任務(wù)調(diào)度、能量計(jì)算和功能協(xié)調(diào)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)整合和數(shù)據(jù)存儲程序都將在這個模塊的支持下完成，所以處理器的選擇在語音通信節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。本設(shè)計(jì)采用帶有CAN控制模塊的PIC18F458[4]單片機(jī)作為微控制器(MC

5、U)以實(shí)現(xiàn)對AMBE-1000、CTM8251、MAX9814、MAX9736.---等芯片的操作控制，同時，單片機(jī)還需要控制一些按鍵和指示燈。在語音節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)中，PIC18F458與各部分接口電路以及復(fù)位電路如圖3所示?！　?　　圖3PIC18F458與各部分接口　　撥碼開關(guān)部分電路如圖4所示，用來設(shè)置語音節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識符(ID)，ID9-ID0依次對應(yīng)撥碼開關(guān)的10-1，其中撥碼開關(guān)上的10-6鍵為組號，5-1鍵為節(jié)點(diǎn)號，且撥碼開關(guān)處于ON的電平值為“0”，反之為“1”。每個節(jié)點(diǎn)根據(jù)標(biāo)識符來判斷自己是否需要接收報文?！　?　　圖4撥碼開關(guān).---　2.2CAN收發(fā)器模塊　　在

6、實(shí)際應(yīng)用中，PIC18F458需要接一個CAN收發(fā)器，以提高總線驅(qū)動能力。CTM8251是一款帶隔離的通用CAN收發(fā)器芯片，該芯片內(nèi)部集成了所有必需的CAN隔離及CAN收、發(fā)器件，這些都被集成在不到3平方厘米的芯片上。芯片的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平并且具有DC2500V的隔離功能。其接口電路如圖5所示?！　?　　圖5CTM8251接口電路?！　?.3語音處理模塊設(shè)計(jì)　　2.3.1AMBE-1000的主要特點(diǎn)　　在語音處理中，編碼芯片是核心部分，本設(shè)計(jì)采用的是AMBE編碼。AMBE-1000是美國DVSI公司研制、Lucent公司生產(chǎn)的一款成熟

7、的雙工聲碼器芯片，用來實(shí)現(xiàn)雙工的語音壓縮/解壓縮功能，能實(shí)現(xiàn)低傳輸速率下高質(zhì)量的通話。它采用先進(jìn)的AMBE壓縮算法，壓縮速率最低可達(dá)2.4Kbps。目前這種算法以其能實(shí)現(xiàn)的低傳輸速率和高通話質(zhì)量而在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，甚至用在下一代移動通信系統(tǒng)中。AMBE-1000可看成由兩個分開的編碼器和解碼器組成。編碼器接收8kHz的語音數(shù)據(jù)采樣流(如16位線性的，8位A律的或8位μ律的)和輸出一個期望的波特率的信道數(shù)據(jù)流。反之，解碼器接收一個信道數(shù)據(jù)流并合成一個語音數(shù)據(jù)流。AMBE-1000的編