基于M-Power500的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音傳輸系統設計與實(shí)現

摘要：無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展到今天，通信產(chǎn)品已經(jīng)可以承栽包括語(yǔ)音在內如數據、圖像、動(dòng)畫(huà)以及多媒體等的其他業(yè)務(wù)，但語(yǔ)音通信仍然是最基本、最主要的通信方式。本文以MSP430F149單片機為控制核心，射頻模塊選用工作在2.4GHz頻段的M-Power500，語(yǔ)音編解碼芯片則選用CM-X639來(lái)搭建一針對短距離通信的、全雙工、低功耗的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音傳輸系統。經(jīng)過(guò)測試，該系統在空曠的環(huán)境下，通信距離約200 m，該設計實(shí)現了點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)對講功能的預期目標。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音傳輸系統；M-Power500；MSP430F149；ZigBee

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信方式越來(lái)越多，且整體朝著(zhù)數據業(yè)務(wù)量增大的方向發(fā)展。但在日常生活中，語(yǔ)音通信仍占據重要地位。在短距離通信中，通信設備的價(jià)格、音質(zhì)、功耗一直是消費者關(guān)注的焦點(diǎn)。手機雖然是很好的選擇，但是對于要求隨時(shí)隨地的地區性短距離通信來(lái)說(shuō)，其耗價(jià)很不合算。而目前市場(chǎng)上的對講機在體積、價(jià)位和功耗上都不能滿(mǎn)足特定場(chǎng)合下用戶(hù)的需求。本文介紹了一種針對
短距離通信的、全雙工、低功耗的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音傳輸系統實(shí)現方案。該設計體積小、音質(zhì)好、價(jià)廉，有一定的實(shí)際需求。

1 系統總體設計方案
無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音系統按功能劃分可由以下幾部分組成：語(yǔ)音信號采集模塊、語(yǔ)音信號編解碼模塊、控制模塊、射頻模塊及語(yǔ)音信號輸出模塊。
語(yǔ)音信號采集模塊主要負責對原始的模擬語(yǔ)音信號的檢測與采集，通常的設備是麥克風(fēng)。
語(yǔ)音信號編解碼模塊負責對話(huà)筒輸入的語(yǔ)音信號進(jìn)行語(yǔ)音編碼以及對通過(guò)控制模塊傳過(guò)來(lái)的語(yǔ)音編碼數據進(jìn)行語(yǔ)音解碼還原?？梢杂密浖?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/實(shí)現">實(shí)現以上功能，但非常繁瑣，且開(kāi)發(fā)代價(jià)很高，一般用專(zhuān)用的語(yǔ)音編解碼芯片進(jìn)行硬件實(shí)現。專(zhuān)用語(yǔ)音編解碼芯片將所需的語(yǔ)音編碼與解碼功能都集成在一塊芯片當中，不僅便于開(kāi)發(fā)，也降低了系統開(kāi)發(fā)的難度。
控制模塊主要負責射頻模塊通訊的控制、數據傳輸的控制、軟件流程的控制，由擁有中央處理器功能的微處理器來(lái)?yè)?，一般可選用DSP或者單片機來(lái)實(shí)現。
射頻模塊主要負責信號的調制／解調、發(fā)送及接收功能，由專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)信號射頻芯片來(lái)實(shí)現。

2 M-Power500介紹
M-Power500是一款低功耗長(cháng)距離的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊(10 dBm,500m)。它由UBEC的24GHz收發(fā)芯片UM2455以及UBEC的UP2268組成。UP2268是由PA+LNA+RF SWITCH射頻前端芯片組成，UP2268作用是增加芯片發(fā)射功率以及接收靈敏度。優(yōu)異的射頻性能使其能滿(mǎn)足電池供電時(shí)距離和功耗要求。
UM2455是符合IEEE802．15.4及ZigBee標準的射頻芯片，采用直接序列擴頻技術(shù)(DSSS)來(lái)避免2．4 GHz ISM頻帶上日益嚴重的電波與噪聲干擾，采用載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)／沖突避免(CSMA／CA)防碰撞機制進(jìn)一步提高通訊穩定性，UM2455采用AES-128加密算法?？筛鶕?shí)際需求，通過(guò)SPI口靈活編程，設置UM2455芯片。
M-Power500模塊工作在全球通用的ISM 2．4～2.5GHz頻段?？赏ㄟ^(guò)最高速率為5 M的SPI串口控制UM2455收發(fā)數據。SPI口工作模式為從機模式，4線(xiàn)接口(SCLK、SI、SO和SEN)，可讀取UM2455中功能模塊(MAC／BB／RF)的控制寄存器和狀態(tài)寄存器、TXFIFOs、RXFIFOs和密鑰表。M-Power500模塊的性能特點(diǎn)如下：
IMS工作頻段為2．405～2．480 GHz；睡眠電流為3μA；通訊速率為625／250 kbps；接收靈敏度為-101 dBm；接收電流為26 mA：尺寸為38．35 mmx14．00 mm；工作電壓為3．O～3．6 V；傳輸距離為大于500 m(空曠)；發(fā)射功率為10 dBm；發(fā)射電流為54 mA；天線(xiàn)為ACX陶瓷天線(xiàn)；調制方式為DSSS。

3 硬件設計
本文介紹了一種針對短距離通信的、全雙工、低功耗無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音傳輸系統的實(shí)現方案。本系統由單片機控制模塊、射頻模塊、語(yǔ)音編解碼模塊構成。無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音傳輸系統終端結構框圖如圖1所示，下面分別對系統內部的各個(gè)模塊給予詳細說(shuō)明。