一種基于nRF2401的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音通信的實(shí)現

0引言

短距離無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音通信的應用之一是無(wú)線(xiàn)對講機，這種通信方式一般是同頻單工，給通話(huà)帶來(lái)了一定程度的不便，于是許多替代的技術(shù)便應運而生。

本文介紹的這種系統，利用AVR單片機實(shí)現語(yǔ)音信號的編解碼，利用大容量Flash存儲芯片實(shí)現語(yǔ)音數據的存儲，利用nRF2401無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片實(shí)現語(yǔ)音數據的無(wú)線(xiàn)傳輸和具體接收方的選擇，具有實(shí)時(shí)半雙工通信、可加密、錄音回放的特點(diǎn)，并且能夠方便地應用到短距離無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品中。

1硬件設計

1.1系統結構

系統結構如圖1所示。

1.2單片機及周邊電路

MCU采用ATmega16。ATmega16是ATMEL公司生產(chǎn)的基于增強的AVR RISC(精簡(jiǎn)指令集計算機)結構的低功耗8位CMOS微處理器。它具有16 kB系統內可編程Flash存儲器，512 B的EEPROM，1 kB的SRAM，內置8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的A／D轉換器，一個(gè)SPI串行端口，以及6個(gè)可以用于軟件進(jìn)行選擇的省電模式。

MCU負責輸入語(yǔ)音信號的A／D采樣、CVSD(連續可變斜率增量調制)編碼和解碼、無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片的控制、D／A轉換等。MCU及外圍電路見(jiàn)圖2。

1.2.1語(yǔ)音放大電路

本系統采用兩級高輸入阻抗的反向放大器將從傳聲器獲得的微弱語(yǔ)音信號放大，兩級的增益分別為Av1=-R30／R29≈-4.17，Av2=-Ra6／R3z≈-2.56，總的最大增益為Avmax=Av1Av2≈10.7，電路如圖3所示。

1.2.2 Flash存儲芯片

Flash存儲芯片采用AT45DB161D，它是一種工作電壓可低至2.7V并具有串行接口的快閃存儲器，其主存儲區容量為16 Mbit，分為4 096頁(yè)，每頁(yè)512 B或528 B。還帶有2個(gè)512 B／528 B的SRAM數據緩存，這樣主設備就可通過(guò)SPI接口向AT45DB161D高速寫(xiě)入數據流。該芯片非常適用于存儲圖像、數據和數字聲音。它與MCU的接口電路見(jiàn)圖4。

1.2.3 D／A轉換電路

D／A轉換芯片采用TLC5615，它是帶緩沖基準輸入(高阻抗)的10位電壓輸出D／A轉換器，具有基準電壓2倍的輸出電壓范圍，3線(xiàn)串行接口，對于滿(mǎn)度輸入階越跳變，該D／A轉換器建立時(shí)間為12.5μs，即更新速率為80 kHz。它與MCU的接口電路見(jiàn)圖5。