引 言
随着嵌入式技术的发展
单片机
DSP
arm等处理器已经广泛应用于通信行业
尤其是在无线通信领域更是有其不可替代的作用
本设计中所用的核心器件MSP
FG
是TI公司推出的MCU
TMS
VC
(简称
VC
)是TI公司的
系列DSP
而语音编解码芯片AMBE一
也是以DSP为内核的
无线对讲机由于具有即时通信经济实用成本低廉使用方便以及无需通信费等优点因此广泛应用在民用紧急事件处理等方面尤其在紧急事件处理以及没有手机网络覆盖的情况对讲机更加显示出它的不可取代的地位如今模拟对讲机仍然占据绝大部分的市场但是由于数字通信可以提供更丰富的业务种类更好的业务质量保密特性和连接性以及更高的频谱效率因此数字对讲机的研究生产和使用是与时俱进的符合信息化数字化发展的必然趋势DMR(Digital Mobile Radi数字移动无线电)协议是欧洲电信标准协会(ETSI)于年所提出的一种新型的数字集群通信协议具有很好的发展前途
DMR通信协议的简要介绍
DMR协议使用一种双时隙TMDA接入的方式每个突发个时隙每个时隙 ms其中每个时隙都有． ms的保护时间DMR协议结构遵守一种普通的分层结构这种结构适用于描述参考资料和说明分层的通信结构DMR标准定义了一种模型草案把模型分成层如图所示
整体设计及系统工作原理
DMR数字对讲机的基带模块硬件整体设计原理框图如图所示
整个基带系统的核心器件为信号处理器件和控制器件其中信号处理器件选择TI公司的DSP芯片VC控制器件为TI公司的MSPFG单片机
DSP的主要功能自然是数字信号的处理本设计中VC实现信令编解码语音数据的收发(与AMBE一)的通信帧同步FSK调制解调等功能
MCU是整个系统的控制中心人机接口(键盘显示)与MCU直接相连MSPFG实现与射频模块的通信(包括基带信号发送接收射频频点控制信道检测等)DMR协议的高层控制(信令)人机接口互通等功能MSPFG是TI公司推出的一种超低功耗的位单片机口具有丰富的片内外围资源有丰富的定时器各类串口显示驱动AD／DA等功能通用端口也可对位进行操作
语音编解码器件为AMBE一内核其实也是DSP它是一种采用MBE(AMBE)算法的高性能多速率语音编解码芯片用于实现对数字语音数据的编码及解码其编解码速率可以硬件软件控制根据DMR协议的需要以及AMBE一的特点编解码速率选择为．kbps与AMBE一相连的AD／DA转换器选择为AD其兼容性非常好广泛用于完成语音信号的模拟／数字互相转换MSPFGFG自带的AD／DA与射频接口相连完成最终基带信号的数字／模拟相互转换
信令与语音的通信机理是不一样的信令发送端由人机接口发起通过MCU组帧送往DSP编码再交由MCU进行D／A转换经射频模块发送出去接收端的信号经过MCU的A／D转换后送往DSP进行解码解码成帧后送往MCU进行处理而语音的编解码完全由AMBE一来实现经过DSP中转由MCU进行发送或接收
关键模块电路连接原理
． MCU与DSP之间的连接
由于VC具有增强主机接口(EHPI)因此可以直接将主机接口的相应引脚与MCU相连其中HINT为送往主机的中断必须为MCU中具有中断功能的通用I／O口设计中选择P．其他引脚可以为一般的GPIO其电路连接原理图如图所示
HCS为片选信号始终有效HMODE为复用／非复用选择信号低电平为复用模式HlBE和HBE用来选择高的字节数据有效本设计中接地表示高低字节均有效(位)HR／W确定HPI的读／写模式HCNTLHCNTL联合用来确定主机访问HPI的哪个寄存器地址寄存器HPIA数据寄存器HPID控制寄存器HPICHRDY为从机(DSP)数据准备好信号HINT用于从机(DSP)中断主机(MCU)
MCU可以通过与HPI相连的相应引脚直接访问DSP的片内RAM是一种DMA模式而无需DSP参与真正体现了主机一从机模式在主机访问从机片内资源时从机可以独立地执行其他任务主机需要从机响应时(有信令发往DSP)MCU可以通过访问DSP的主机控制寄存器HPIC的特定位来向DSP发送一个中断从机DSP需要主机响应时(向MCU发送信令)也可以通过HINT引脚来中断主机实验证明这种连接方法方便有效可以实现无差错通信
． DSP与AMBE一的连接
VC与AMBE一之间可以方便地通过多通道缓沖串口(McBSP)来连接而AMBE一的数据准备好信号EPR应该连到DSP的一个外部中断INT上
这部分的电路连接如图所示
设计中AMBE一采用主动模式因此AMBE一的发送帧同步信号(CHAN_TX_STRB)由自己提供其他的时钟均由DSP提供串口时钟频率应当低于 MHz
． AD／DA功能
在前期的设计中AD／DA功能是使用专门的芯片来实现的与DSP相连但是由于DSP资源紧张再加上成本的考虑决定使用MSPFG自带的AD／DA功能来实现其中MSPFG的ADC和DAC都是位的有路ADC通道和路DAC通道采样参考电压采样率采样触发信号
采样模式等都很丰富可以软件编程控制因此使用MCU自带的AD／DA功能是一个既方便又实用的方法
软件简要总体设计
由于分为信令线和语音线这两条线因此软件设计也应围绕这两条线分别设计协议的底层部分由VC来完成主要实现信令的编码／解码FSK调制解调帧同步以及时隙高层部分则完全是在MCU中实现的
明确了两条线体现出模块化的思路有助于软件的实现底层模块完全在VC之中完成而高层模块则在MSPFG中实现VC与MSPFG的开发工具分别为CCS和IAR均可以使用C语言来编写另外IAR还可以使用C++语言来编写因此软件编写就不会显得陌生
结 语
实验证明本文所提供的设计方案是可行的并且在之前的设计方案基础上进行了比较大的简化本文的创新点在于使用新型通信协议DMR并在其基础上设计了一种数字对讲机的整个基带模块本文的DMR数字对讲机基带模块设计为我国的数字对讲机领域的研发提供了一种新的思路和方法相信DMR协议以及在此基础上的数字对讲机行业必将蒸蒸日上
