ＳＰＣＥ０６１Ａ在無線語音傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

王應(yīng)時　王曉飛

摘 要：本文主要介紹利用SPCE061A 單片機的語音功能，借助于nRF2401A 無線收發(fā)芯片，實現(xiàn)簡易的雙向無線語音傳輸?shù)墓δ堋?/p>

關(guān)鍵詞：SPCE061A nRF2401 無線傳輸

1.引言

SPCE061A 是凌陽科技的一款16 位微控制器，內(nèi)嵌32K 的閃存（FLASH）。SPCE061A 為語音產(chǎn)品而集成了ADC、DAC、AGC 等，還具有n 項內(nèi)積運算指令，較高的處理速度使unSP 能夠非常容易快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號，是語音應(yīng)用領(lǐng)域的一種最經(jīng)濟選擇。

SPCE061A 精簡開發(fā)板（以下簡稱61 板）配有在線調(diào)試功能；結(jié)合集成開發(fā)環(huán)境不需外界任何仿真、調(diào)試器即可以完成在線編程、仿真、調(diào)試功能。本方案直接使用了61 板，利用SPCE061A 的語音處理功能，借助于nRF2401A 無線收發(fā)芯片，實現(xiàn)簡易的雙向無線語音傳輸功能。

2.模塊特性簡介

本系統(tǒng)采用SPCE061A 單片機作為主控制器，通過無線收發(fā)模塊收發(fā)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)語音的采集——傳輸——播放，下面介紹將會用到的主要器件：

（1） SPCE061A 簡介

SPCE061A 是一款十六位單片機，使用它可以非常方便實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，包括基本的加減運算和復(fù)雜的乘積運算處理，該芯片擁有8 路10 位精度的ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，另外7 路可作為普通的AD 轉(zhuǎn)換通道。另外凌陽十六位單片機具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C 語言，可以實現(xiàn)C 語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且，提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就會很容易完成語音錄放，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件。

SPCE061A 片內(nèi)還集成了一個ICE（在線仿真電路）接口，使得對該芯片的編程、仿真都變得非常方便，而ICE 接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽科技提供的集成開發(fā)環(huán)境（μnSP IDE）用戶可以利用它對芯片進行真實的仿真；而程序的下載（燒寫）也是通過該接口進行下載。

* 內(nèi)置2K 字SRAM

* 內(nèi)置32K 字FLASH

* 可編程音頻處理

* 晶體振蕩器

* 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下（時鐘處于停止?fàn)顟B(tài)），耗電僅為2uA/3.6V

* 2 個16 位可編程定時器/計數(shù)器（可自動預(yù)置初始計數(shù)值）

* 2 個10 位DAC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）輸出通道

* 32 位通用可編程輸入/輸出通道

* 14 個中斷源可來自定時器A/B、時基、2 個外部時鐘源輸入和鍵喚醒

* 具備觸鍵喚醒的功能

* 使用凌陽音頻編碼SACM_S480 可以播放壓縮的語音資源

* 鎖相環(huán)PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號

* 32768Hz 實時時鐘

* 7 通道10 位電壓模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和單通道聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

* 聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器，并具有自動增益控制（AGC）功能

* 具備串行設(shè)備接口

* 具備低電壓復(fù)位功能和低電壓檢測功能

* 內(nèi)置在線仿真電路接口

* 具有WatchDog 功能

（2） nRF2401A 無線收發(fā)芯片簡介

nRF2401A 是Nordic 公司生產(chǎn)的無線收發(fā)芯片。該芯片需要極少的外圍器件，即可實現(xiàn)高速的無線數(shù)據(jù)收發(fā)。

nRF2401A芯片特性如下：

* 單芯片無線收發(fā)

* GFSK 調(diào)制模式

* 收發(fā)載波頻率：2.4GHz~2.5GHz

* 數(shù)據(jù)傳輸率：0~1Mbps

* 極少外圍器件

* 125 階可調(diào)收發(fā)頻率（梯度1MHz）

* 地址比較和CRC 校驗

* DuoCeiver?技術(shù)，支持雙通道接收

* ShockBurst?技術(shù)，低功耗，緩解CPU 發(fā)送壓力

* 寬電壓范圍：1.9V~3.6V

* 超低功耗：發(fā)送 10.5mA@-5dBm；接收 18mA

3.系統(tǒng)總體方案介紹

整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)由兩套61 板和nRF2401 無線模塊構(gòu)成，為便于描述，命名為A套和B 套。兩套的硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計是完全一致的。

硬件部分，采用SPCE061A 自帶的ADC，通過其MIC 通道將語音轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；按照一定的格式編碼后通過nRF 無線模塊將編碼數(shù)據(jù)發(fā)送出去；另一端通過無線模塊接收到來自發(fā)射端的編碼數(shù)據(jù)，并對之進行解碼，解碼后的數(shù)據(jù)通過SPCE061A 自帶的DAC 輸出，實現(xiàn)聲音的還原。

軟件部分：為了便于分析，將系統(tǒng)分為3 種工作狀態(tài)：等待狀態(tài)、錄音狀態(tài)、放音狀態(tài)。程序運行后，A 套和B 套均處于等待狀態(tài)，在等待狀態(tài)下可以通過按鍵進入錄音狀態(tài)；進入錄音狀態(tài)后進行錄音并將壓縮后的數(shù)據(jù)發(fā)送；另一端在接收到數(shù)據(jù)后進入放音狀態(tài)，接收數(shù)據(jù)并進行解碼。通過改變按鍵的狀態(tài)可退出錄音狀態(tài)，停止錄音和數(shù)據(jù)發(fā)送；另一端在一定時間內(nèi)接收不到數(shù)據(jù)即退出放音狀態(tài)。

4.結(jié)語

基于SPCE061A 無線語音傳輸系統(tǒng)，借助nRF2401A 芯片的穩(wěn)定傳輸性能，更好的發(fā)揮了SPCE061A單片機的語音特色。是SPCE061A 在無線語音傳輸方面的典型應(yīng)用作品。

本方案具有一定的擴展性，可以適當(dāng)修改實現(xiàn)以下功能：廣播式語音傳輸，通過一個主機呼叫，多個從機接收，并能夠接收來自不同從機的應(yīng)答信號；將通信過程中的聲音存儲起來并實現(xiàn)回放等。◆

參考文獻：

[1] 羅亞非.凌陽16 位單片機應(yīng)用基礎(chǔ).[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社

[2] nRF2401A Product Specification.pdf ww.nvlsi.no

作者單位：

王應(yīng)時，內(nèi)蒙古財經(jīng)學(xué)院；

王曉飛，內(nèi)蒙古通遼市奈曼旗人民銀行。