基于客戶(hù)端DSP的數字電話(huà)系統1
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目前，模擬電話(huà)機產(chǎn)品占據電話(huà)終端的主導地位，但模擬電話(huà)只能傳輸語(yǔ)音信號；而數字電話(huà)具有高保密、可存儲、信號質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。模擬電話(huà)機向數字電話(huà)機的過(guò)渡是電話(huà)終端發(fā)展的必然。本文研制出以美國TI公司的客戶(hù)端數字信號處理器(DSP)為核心的數字電話(huà)系統，配置音頻AD和DA以及電話(huà)線(xiàn)側信號處理芯片，實(shí)現對語(yǔ)音信號的采集和輸出、調制和解調、處理和存儲等功能。語(yǔ)音信號的處理包括回音相消、自動(dòng)增益調整(AGC)、自動(dòng)功率調整(APC)以及數字濾波等功能。該系統具有數字化、小型化和價(jià)格低的特點(diǎn)，可以應用于各種保密場(chǎng)合、強噪聲現場(chǎng)通信以及各種數據業(yè)務(wù)。
1 客戶(hù)端處理芯片
系統的客戶(hù)端處理采用TMS320C54CST和SI3016芯片實(shí)現。TMS320C54CST是美國TI公司最近推出的一款客戶(hù)端數字信號處理芯片，完全兼容TI公司的C54系列DSP。C54CST內部具有DSP芯片通用的緩沖串口、HPI接口、定時(shí)器等片內外設，還具有和客戶(hù)端相關(guān)的直接訪(fǎng)問(wèn)設備(DAA)單元。DAA實(shí)際上是一個(gè)電話(huà)終端數據收發(fā)模塊。該模塊提供一個(gè)可編程的接口電路，該接口電路可以直接與全球的電話(huà)線(xiàn)連接。DAA的內部結構如圖1所示。
DAA由兩部分組成：一是DSP片內設備，另一個(gè)是與其匹配的片外設備。DAA的片內設備是集成在DSP內部的SI3021模塊。該模塊和Silicon公司的SI3021芯片的功能完全相同。DSP同SI3021模塊之間通過(guò)緩沖串口2進(jìn)行通信；DSP提供時(shí)鐘信號到SI3021模塊。為了與電話(huà)時(shí)鐘兼容，該時(shí)鐘信號只能是58.9824MHz或者117.9648 MHz。SI3021模塊對此時(shí)鐘進(jìn)行分頻，得到串口通信的位同步時(shí)鐘和幀同步時(shí)鐘，再將這些時(shí)鐘信號返回到DSP。DSP為被動(dòng)接收方。用戶(hù)惟一可以直接控制SI3021模塊的是DAA的復位信號。該信號可以隨時(shí)復位SI3021模塊，如圖1中的DAARESET。DAARESET不是一個(gè)實(shí)際的引腳，而是DSP內部寄存器中的一位，只能通過(guò)軟件來(lái)復位SI3021模塊。
DAA的片外設備選擇Silicon公司的SI3016芯片。SI3016和DSP之間只有一根信號線(xiàn)通過(guò)匹配阻容連接。SI3016的內部寄存器全部直接映射到DSP內部。通過(guò)對DSP內部寄存器的讀寫(xiě)控制，DAA片內設備SI3021自動(dòng)將這些寄存器的值寫(xiě)入SI3016或者從SI3016中讀出。SI3016和電話(huà)線(xiàn)側的連接如圖2所示。
圖2中，右下方的RING和TIP是兩根電話(huà)線(xiàn)，通過(guò)4個(gè)二極管組成的無(wú)級性電壓變換，最后通過(guò)三極管連接到SI3016的DC1引腳，提供電源到SI3016。但待機時(shí)，為了降低整機的功耗，三極管處于截止狀態(tài)，SI3016通過(guò)CIB引腳從DSP，取電，摘機時(shí)，DSP控制寄存器將SI3016的QB引腳置高，打開(kāi)三極管，此時(shí)SI3016將從兩根電話(huà)線(xiàn)上取電。這是因為，待機時(shí)需要的電壓只要1V左右就可以了，而摘機后的電壓需要6V左右。SI3016的RNG1和RNG2引腳用于檢測振鈴信號，RX和Tx引腳用于數據的收發(fā)，IGND引腳是一個(gè)虛擬的“地”，和真實(shí)的“地”使用150pF的電容隔開(kāi)。
2 系統硬件結構
整個(gè)系統由DSP、SI3016、音頻AD／DA、液晶、鍵盤(pán)以及Flash組成，硬件結構如圖3所示。圖3中，DSP是核心控制單元；音頻AD用于采集話(huà)筒的模擬語(yǔ)音信號，轉變成數字語(yǔ)音信號；音頻DA將數字語(yǔ)音信號轉換成模擬語(yǔ)音信號，輸出到耳機或者音箱。音頻AD和DA的前端與后端都有放大和濾波電路。一般情況下，音頻AD和DA集成到一個(gè)芯片上。本系統中使用了TI公司的TLV320AIC10。
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