方案一 以單片機為核心處理器的DMR對講機方案(MSP430F149+AMBE1000)
1.工作原理
發(fā)射時，由麥克送來的模擬語音經(jīng)CSP1027進行A/D轉(zhuǎn)換，由聲碼器AMBE1000進行語音壓縮,交單片機MSP430F149進行協(xié)議填充組幀, 送到CC1101進行調(diào)制后發(fā)射。接收時，由CC1101解調(diào)出來的碼流經(jīng)MSP430F149進行幀恢復,交由聲碼器進行解壓,數(shù)據(jù)經(jīng)CSP1027進 行D/A轉(zhuǎn)換為模擬語音信號。
2.關鍵器件
微控制器采用TI公司的MSP430F149,它是16位超低功耗、混合信號微控制器,采用“馮?諾依曼”結(jié)構(gòu),可用JTAG(一種標準測試接口)進行仿真調(diào)試。
芯片的電源電壓為(1.8～3.6)V，在RAM數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅0.1uA，活動模式耗電250 uA/MIPS(每秒百萬條指令數(shù))。運算時由于本單片機采用16位RISC(精簡指令集計算機)，一個時鐘周期可以執(zhí)行一條指令,而傳統(tǒng)的單片機要12 個時鐘周期才執(zhí)行一條指令。工作在8MHz的晶振頻率時,指令速度可達8MIPS，而同樣這個指令速度,16位處理器比8位處理器高遠不止兩倍。
概述
聲碼器AMBE1000在國內(nèi)已有產(chǎn)品,價格比較合理。CC1101的靈敏度為-116dBm(1.2kbps，1%數(shù)據(jù)包誤碼率,工作在433MHz 時)，與國內(nèi)的對講機可用靈敏度-120dBm相比偏低,但符合歐盟的CE標準規(guī)定小于-107dBm。另外，射頻模塊的功率輸出僅 12dBm(16mW)，所以本方案僅適用短距離范圍的通信。提高靈敏度可考慮用器件ADF7021作為射頻模塊。
方案二 以DSP+MCU為核心處理器的對講機方案
1.工作原理
方案以MSP430為中心系統(tǒng)來完成數(shù)據(jù)的收、發(fā)控制等工作，系統(tǒng)采用MSP430中 USART模塊的SPI同步通信模式。在接收過程中，首先接收來自射頻芯片的FSK數(shù)據(jù)，解調(diào)后由MSP430將數(shù)據(jù)幀的同步域、尾域、ID域以及命令字 節(jié)去除后,數(shù)據(jù)發(fā)至C5402進行去壓縮處理,數(shù)據(jù)交AIC23進行D/A轉(zhuǎn)換為語音信號。在發(fā)送過程中,首先由AIC23進行A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)交 C5402將語音壓縮,再由微控制器MSP430進行協(xié)議填充,加上頭域、尾域、ID域以及命令字節(jié)形成數(shù)據(jù)幀,然后控制射頻模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送。
2.關鍵器件
TMS320C5402是TI公司于1996年推出的一種定點DSP芯片，采用先進的修正哈佛結(jié)構(gòu)和8總線結(jié)構(gòu)，使處理器的性能大大提高。其獨立的程序和 數(shù)據(jù)總線允許同時訪問程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，實現(xiàn)高速并行操作。如,可以在一條指令中同時執(zhí)行3次讀操作和1次寫操作。TMS320C5402的運行速 度為40MIPS，指令周期為25ns。此外，還可以在數(shù)據(jù)總線與程序總線之間相互傳送數(shù)據(jù)。從而使處理器具有單個周期內(nèi)同時執(zhí)行算術運算、邏輯運算、位 移操作、乘法累加運算以及訪問程序、數(shù)據(jù)存儲等強大功能。
概述
采用DSP方案時，免去選用語音芯片聲碼器的煩惱,提高了數(shù)字對講機對語音處理的能力，可讓語音編碼的算法盡量優(yōu)化,從而使對講機語音信號的處理更具通用 性和擴展性。本方案是以DSP為開發(fā)平臺,經(jīng)過連續(xù)可變斜率增量(CVSD)調(diào)制編解碼得到語音信號的清晰度和自然度好，但軟件開發(fā)工作量大。 CC1000不支持4FSK調(diào)制與解調(diào),本方案不適用于DMR與dPMR協(xié)議。另外CC1000的接收可用靈敏度為-110dBm,國內(nèi)對講機廠家可能嫌 低。
方案三 以單片機為核心處理器的dPMR對講機方案(CMX618+CMX7141）
1.工作原理
發(fā)射時，麥克送來的模擬語音經(jīng)CMX618內(nèi)部進行增益調(diào)節(jié),A/D轉(zhuǎn)換和壓縮處理,然后通過SPI(串行外圍設備接口)進入CMX7141基帶處理器， 在微控制器LPC2138的控制和管理下經(jīng)CMX7141芯片內(nèi)部進行信道編碼，dPMR協(xié)議棧打包,數(shù)字濾波以及4FSK調(diào)制，調(diào)制編碼后的語音數(shù)據(jù)經(jīng) CMX7141芯片的MOD1/2管腳分別輸出給外部的發(fā)射VCO和壓控溫補參考時鐘，經(jīng)兩點調(diào)制輸出射頻載波給發(fā)射功放，并到天線輸出。
接收時，CMX7141對基于超外差射頻接收模塊送來的4FSK解調(diào)信號在微控制器LPC2138的控制和管理下進行4FSK解調(diào)，dPMR拆包，信道解碼，最終得到語音編碼數(shù)據(jù)，經(jīng)SPI串口送給CMX618進行語音解壓縮并恢復語音信號。
2.關鍵器件
語音編解碼片CMX618是CML微電子(新加坡)私人有限公司的產(chǎn)品,芯片由音頻壓縮/解壓器、RALCWI編解碼器、前向糾錯編解碼器和其他特殊功能模塊幾部分組成。
RALCWI是一種魯棒的先進的復雜性波形插入技術,與其他語音編解碼技術不同，它使用獨有的信號分解和參數(shù)編碼方法，可確保在較高的壓縮率下有較好的語音質(zhì)量。
在聲碼器中，采用RALCWI技術實現(xiàn)的語音質(zhì)量與編碼速率在4kbps以上的標準聲碼器話音質(zhì)量相當。
概述
本方案優(yōu)點是開發(fā)時的靈活性高，模擬與數(shù)字可雙模設計，且同一個硬件開發(fā)平臺能滿足不同的數(shù)字對講機標準，支持多種語音聲碼器，射頻的接收靈敏度可做得較高達到-118dBm(誤碼率為1%時)。發(fā)射功率0.5W，功率容易提升。
缺點是前期的軟件開發(fā)成本高并有一定難度,射頻模塊ATB010只支持dPMR的EN301，166標準，不支持DMR。
方案四 以MCU+DSP的DMR對講機方案(MSP430FG4619+VC5510)
1.工作原理
發(fā)射時，由麥克送來的模擬語音經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD73311采樣成數(shù)字信號，AMBE2000對語音數(shù)字信號進行壓縮編碼，數(shù)字信號由VC5510進行 DMR通信協(xié)議填充組成幀信號和4FSK的調(diào)頻波成形，最后由微控制器MCU進行D/A轉(zhuǎn)換，送往射頻模塊進行發(fā)射調(diào)制，實現(xiàn)發(fā)射。
接收時，MCU將射頻模塊送來已解調(diào)數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)VC5510進行拆幀，交AMBE2000進行解壓，數(shù)據(jù)由AD73311數(shù)模轉(zhuǎn)換為語音信號。
微控制器MSP430FG4619是整個系統(tǒng)的控制中心，人機接口如鍵盤、顯示器與MCU直接連接。微控制器實現(xiàn)對射頻模塊的控制，包括基帶信號的發(fā)送與接收、射頻頻率點的控制、信道檢測等，MCU還負責DMR協(xié)議的高層信令控制、人機接口的互通等。
另外，請注意微控制器還要完成基帶信號的AD/DA轉(zhuǎn)換功能。
2.關鍵器件
AMBE2000TM聲碼器是美國語音公司DVSI推出的一款適應性強、高性能、單芯片的語音壓縮編解碼器。它能在低速率下提供優(yōu)良的語音質(zhì)量，并實現(xiàn)了實時的、全雙工的標準設定的AMBE語音壓縮軟件算法。
大量的評估顯示，這款聲碼器具有在一般數(shù)據(jù)速率下提供同數(shù)字蜂窩系統(tǒng)一樣性能的能力。AMBE在2.4kbps速率下保持自然語音質(zhì)量和清晰度，由于AMBE算法復雜性低，所以它能夠完全集成在成本低、功耗低的芯片上。
概述
方案簡單，實用。
軟件開發(fā)中，微控制器和數(shù)字處理器的程序?qū)MR協(xié)議的分層必須有清晰的概念，正確的程序設計是硬件實現(xiàn)的保證。聲碼器的選用有較大的余地。
方案五 以OMAP5910的DMR協(xié)議對講機方案
1.工作原理
發(fā)射時，由麥克送來的話音信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD73311進行采樣,數(shù)據(jù)由聲碼器進行壓縮，OMAP5910內(nèi)的DSP與ARM對壓縮的數(shù)據(jù)進行協(xié)議添加與控制，形成4FSK波形，數(shù)模轉(zhuǎn)換器AIC23將4FSK數(shù)字波形模擬化后進行射頻調(diào)制，調(diào)頻載波由天線發(fā)射。
接收時，射頻模塊對接收的模擬信號進行解調(diào)，模擬信號交AIC23進行數(shù)字化處理，OMAP5910對接收到的數(shù)據(jù)進行信道解碼和拆幀,幀信號交聲碼器進行解壓，數(shù)據(jù)由AD73311還原為模擬語音信號。
2.關鍵器件
OMAP5910是一款嵌入式雙核處理器，它集成了高性能的ARM925、TMS320C55x DSP核和已經(jīng)得到的廣泛應用的各種接口與外設，具有較強的處理能力、較低的功耗和較高的信價比。ARM處理器內(nèi)核用于DMR協(xié)議的處理與系統(tǒng)控 制，DSP內(nèi)核用于完成數(shù)字信號的實時處理。
OMAP5910及其設計套件具有多個目標應用市場,提供多媒體功能、改善人機界面并延長電池壽命。
概述
從技術上講,雙核處理器方案與前面介紹的DSP+MCU相比，可以降低系統(tǒng)體積，減少電路的復雜性，對通信協(xié)議能作較好的兼容，升級空間大。聲碼器的應用有可選國產(chǎn)芯片的余地。
缺點是前期的軟件開發(fā)工作量大，ARM與DSP間的協(xié)調(diào)工作要深入研究,以免浪費處理器的資源。此外，由于OMAP的功能十分強大，該平臺還可以有更多的應用,如加入視頻、娛樂等功能。
方案六 以SCT3252的dPMR協(xié)議對講機方案
1.工作原理
發(fā)射時，麥克送來的模擬語音經(jīng)WM8758B進行A/D轉(zhuǎn)換,送到SCT3252進行壓縮處理,經(jīng)SCT3252進行dPMR協(xié)議處理后送到WM8758B的D/A轉(zhuǎn)換單元調(diào)制成4FSK信號，經(jīng)兩點調(diào)制輸出射頻載波給發(fā)射功放,送天線輸出。
接收時，WM8758B對射頻模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換,送到SCT3252進行4FSK解調(diào)，dPMR拆包，信道解碼，最終得到語音編碼數(shù)據(jù)，經(jīng)解碼處理后把語音數(shù)據(jù)送到WM8758B進行D/A轉(zhuǎn)換,經(jīng)由外部放大電路送入喇叭還原成話音。
2.關鍵器件
SCT3252是上海士康公司生產(chǎn)的語音編解碼及dPMR協(xié)議棧處理芯片。具有較好的語音質(zhì)量及較高的接收靈敏度(可達-126dBm)。
概述
本方案的特點是語音編解碼及dPMR協(xié)議棧都集成在SCT3252中，大大減少了控制單元MCU的工作量，另外SCT3252為LQFP100封裝，焊接方便。整個方案簡單，軟件升級的空間大。本方案可以實現(xiàn)數(shù)模兼容，通過開關可方便進行數(shù)字與模擬通信之間的切換。
WM8758B只起模數(shù)轉(zhuǎn)換作用，廠家認為,把它集成進SCT3252是指日可待的事。
