数话同传控制器的设计与实现

文章摘要：1．2 系统工作原理在无话音数据传输时，AT89C52将从串口接收的数据打包处理后发送给Modem,Modem对传过来的数据增加前向纠错（FEC）、循环冗余校验（CRC）位后，按Mobitex标准的数据格式进行交织和扰码处理，再附上比特同步和帧同步字节后，对数据包进行GMSK调制，输出音频的GMSK信号，再由电台将其调制到模拟调频话音信道上传送出去。当有话音数据传输时，模拟话音输入MC145480，经过8kHz的A律编码输出64kbps的PCM信号。经过AMBE1000压缩后，输出2.4kbps的压缩话音数据，这些话音数据经单片机AT89S52除包延时处理后与串口接收的外部数据一起打包送到调制

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1．2 系统工作原理

在无话音数据传输时，AT89C52将从串口接收的数据打包处理后发送给Modem,Modem对传过来的数据增加前向纠错（FEC）、循环冗余校验（CRC）位后，按Mobitex标准的数据格式进行交织和扰码处理，再附上比特同步和帧同步字节后，对数据包进行GMSK调制，输出音频的GMSK信号，再由电台将其调制到模拟调频话音信道上传送出去。当有话音数据传输时，模拟话音输入MC145480，经过8kHz的A律编码输出64kbps的PCM信号。经过AMBE1000压缩后，输出2.4kbps的压缩话音数据，这些话音数据经单片机AT89S52除包延时处理后与串口接收的外部数据一起打包送到调制解调模块，实现数据和话音的同时传输。

数据接收时，Modem从模拟调频电台读入音频信号进行GMSK解调，经检错和撤包处理后，将数据传送给AT89S52。单片机经过判断处理后，如果是外部的数据，则直接通过串口输出；如果是话音数据，则经过处理后送给AMBE1000解压缩，输出的PCM信号经过A律解码和DAC，还原成模拟话音信号输出。

2 软件设计及实现

整个系统的软件主要包括三大部分：MC145480和AMBE1000的接口时序的实现、语音压缩数据的处理、数据的调制和解调。

2．1 接口时序的实现

AMBE1000话音Codec与MC145480的接口关系如图3所示。

图3中CLK_2048K为2048kHz的时钟信号，CLK1_8K和CLK2_8K均为8kHz的时钟信号。可以看出，分立元器件较多，时钟源之间的干扰比较大，电路运行不太稳定。本系统中用一片EPM7128实现，用VHDL语言编写时序发生器，大大简化了电路，提高了系统的稳定性。图4是在MAXPLUSII上仿真MC145480从AMBE1000语音Codec读取数据的波形。

从仿真波形上可以看出，在MC145480的接收帧同步信号FSR的下降沿到来时，开始在接收位时钟信号BCLKR的作用下采用从AMBE1000语音Codec传过来的数据（AMBE1000的tx_do端）。在采样一个字节后停止采样，余下的FSR为低电平的时间（一个FSR的周期内）用来给MC45480的DA转换提供缓冲时间。在下一个FSR的下降沿到来时又周而复始地重复上述操作。

2．2 语音压缩数据的处理

AMBE1000语音Codec输出数据是以帧为单位，每20ms输出一帧，每帧的大小为34bytes，其中帧头为10bytes，压缩语音数据24bytes。

如果按全帧发送，1s内必须传送的数据位数为：

34bytes×8bit/bytes×50=13600bit

而Modem的最大传输速率为9600bps，根本无法进行传输，更谈不上实现数据和语音同传了；另一方面，本系统没有必要将压缩语音数据按全帧发送，本系统没有必要将压缩语音数据按全帧发送，只需传送有效语音数据。压缩速率为2400bps时，每帧输出的有效语音数据为：

2400bps/(50×8bit)=6bytes

这样在帧尾会有18bytes(24bytes-6bytes=18bytes)的无效0数据，全帧传输时这些无用的0也参与了传输。从节省带宽方面考虑，必须进行帧头和帧尾的处理，并重组数据帧。为此，在程序中做了如下处理：当检测到有话音数据时，单片机每20ms 地AMBE1000语音Codec进行一次读写操作，将接收到的一帧数据存入一个缓冲区，去掉不必要的帧头和帧尾无效的0，得到纯语音数据（每帧6字节）。每隔60ms即连续等待三次AMBE语音Codec中断处理后（共18字节的有效语音数据），将有效的语音数据与外部接收的数据一起打包发给Modem。接收端反之，单片机将Modem解调出来的语音数据，按每6个字节，先进行必要的帧头设置，再添加上帧尾的0，恢复一帧完整的数据传给AMBE1000语音Codec进行解压缩。这样充分利用了信道资源，并且语音延迟比较小，外部数据传输率也比较高。

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