《MSP430组成无线语音传输系统设计方案》.pdf

一种由MSP430F1121 组成无线语音传输系统设计方案 西安电子科技大学通信工程学院(710071) 陈红梅 陈健 摘要：本文提出了一种将其应用于无线集群语音传输系统中的设计思路及实现方案。 关键词： nRF401；MSP430F1121；TLV320AIC10 以往设计无线数传产品往往需要相当的无线电专业知识和价格高昂的专业设备，传统的电路 方案不是电路繁琐就是调试困难，因而影响了用户的使用和新产品的开发，nRF401 系列高 速单片无线收发芯片为短距离无线数传应用提供了较好的解决办法，由于采用了低发射功率 和高接收灵敏度的设计，因而可满足无线管制要求，使用无需许可证，是目前低功率无线数 传的理想选择，可广泛用于遥控装置、工业控制、无线通信、电信终端、车辆安全、自动测 试、家庭自动化、报警和安全系统等。 本文即提出了一种将其应用于无线语音传输系统的设计方案。 1 射频收发芯片nRF401 nRF401 是挪威Nordic VLSI 公司必威体育精装版推出的单芯片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 Code