基于MCF5213處理器豐富的片內(nèi)資源及低功耗設(shè)計(jì)，華恒科技提供的HHCF5213-R1 Zigbee無線音頻對(duì)講系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

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　　圖3 基于MCF5213及Zigbee無線技術(shù)的音頻應(yīng)用系統(tǒng)框圖

　　系統(tǒng)構(gòu)成

　　G.726實(shí)時(shí)音頻編解碼

　　簡(jiǎn)單的音頻采集回放過程：從麥克風(fēng)輸入的音頻信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換，在CPU內(nèi)進(jìn)行G.726的壓縮編碼、解碼后，從PWM口輸出，再經(jīng)一個(gè)積分電路、放大電路，輸出音頻信號(hào)。如圖4所示。

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　　圖4 音頻回放流程圖

　　音頻采集由M5213處理器內(nèi)部的AD接口直接支持，無須額外的Codec芯片及復(fù)雜的電路。音頻采樣率設(shè)為8kHz，即每隔125us采樣一次;而對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行G.726的壓縮編碼、解碼所需時(shí)間約為80us，所以系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的G.726壓縮編解碼。

　　G.726編碼簡(jiǎn)單來說就是把16bit的音頻數(shù)據(jù)壓縮為2bit的數(shù)據(jù),解碼則是把2bit的數(shù)據(jù)恢復(fù)成16bit的數(shù)據(jù)。目前我們提供的G.726編解碼已經(jīng)做成模塊的形式，直接進(jìn)行函數(shù)調(diào)用即可，在模塊里進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的G.726壓縮編解碼。傳入參數(shù)為一個(gè)指向音頻數(shù)據(jù)的指針，傳出參數(shù)編碼、解碼后的音頻數(shù)據(jù)。將PWM用作D/A口解碼輸出音頻時(shí)，需要一個(gè)由運(yùn)放構(gòu)成的積分放大電路。

　　對(duì)講系統(tǒng)軟件采用mc/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)編程，例程從略。

　　Zigbee無線音頻傳輸

　　Zigbee于2004年底通過IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。主要用于近距離無線連接。它依據(jù)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線傳輸將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。可以預(yù)計(jì)Zigbee將廣泛應(yīng)用到包括工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)用設(shè)備控制等領(lǐng)域。

　　圖5為Freescale提供的符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MC13192射頻數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器及系統(tǒng)框圖。MC13192的特性包括：

　　*根據(jù)IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的Zigbee技術(shù);

　　*全頻譜編碼和譯碼;

　　*經(jīng)濟(jì)高效的CMOS設(shè)計(jì)幾乎不需要外部元件;

　　*可編程的時(shí)鐘，供基帶MCU使用;

　　*標(biāo)準(zhǔn)的4線SPI接口(以4MHz或更高頻率運(yùn)行)，7條GPIO線路;

　　*可編程的輸出功率，為0 dBm~3.6dBm;

　　*在分組錯(cuò)誤率為1%的情況下，其接收靈敏度達(dá)到-92dBm(典型值);

　　*采用DSSS擴(kuò)頻通信技術(shù)，最大速率為250kbps，共有16個(gè)信道。

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　　圖5：Zigbee系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　Zigbee是以一個(gè)個(gè)獨(dú)立的工作節(jié)點(diǎn)為依托，通過無線通信組成星狀、片狀或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，因此,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能并非都相同。為降低成本，系統(tǒng)中大部分的節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)，從組網(wǎng)通信上，它只是其功能的一個(gè)子集，稱為精簡(jiǎn)功能設(shè)備;而另外還有一些節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)與所控制的子節(jié)點(diǎn)通信、匯集數(shù)據(jù)和發(fā)布控制，或起到通信路由的作用，稱之為全功能設(shè)備(也稱為協(xié)調(diào)器)。也就是說，基于HHCF5213-R1系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接音頻雙向傳輸，也可以通過Zigbee的網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)和互傳,如圖6所示。

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　　圖6 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)音頻無線傳輸系統(tǒng)功能框圖

　　結(jié)語(yǔ)

　　基于MCF5213處理器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-II，以及Zigbee無線技術(shù)的高可靠性、低功耗的無線連接功能，可用于低碼流音頻、數(shù)據(jù)傳輸。華恒科技可提供有關(guān)開發(fā)工具及技術(shù)支持。