一種基于nRF2401的無線語音通信的實現

0引言

短距離無線語音通信的應用之一是無線對講機，這種通信方式一般是同頻單工，給通話帶來了一定程度的不便，于是許多替代的技術便應運而生。

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

1硬件設計

1.1系統(tǒng)結構

系統(tǒng)結構如圖1所示。

1.2單片機及周邊電路

MCU采用ATmega16。ATmega16是ATMEL公司生產的基于增強的AVR RISC(精簡指令集計算機)結構的低功耗8位CMOS微處理器。它具有16 kB系統(tǒng)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SPI串行端口，以及6個可以用于軟件進行選擇的省電模式。

MCU負責輸入語音信號的A／D采樣、CVSD(連續(xù)可變斜率增量調制)編碼和解碼、無線收發(fā)芯片的控制、D／A轉換等。MCU及外圍電路見圖2。

1.2.1語音放大電路

本系統(tǒng)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(qū)容量為16 Mbit，分為4 096頁，每頁512 B或528 B。還帶有2個512 B／528 B的SRAM數據緩存，這樣主設備就可通過SPI接口向AT45DB161D高速寫入數據流。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線串行接口，對于滿度輸入階越跳變，該D／A轉換器建立時間為12.5μs，即更新速率為80 kHz。它與MCU的接口電路見圖5。