基于MCF5213及Zigbee技术实现无线对讲系统

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:本文介绍了基于Freescale Coldfire处理器系列的MCF5213芯片,以及Zigbee无线通讯技术实现无线对讲系统的参考设计。 关键词: MCF5213;音频采集;Zigbee [b]硬件架构 MCF5213处理器 [/b] MCF5213是Freescale半导体公司Coldfire系列嵌入式处理器中一款低成本、低功耗的32位微处理器。它提供了一个电路设计简单的单片式处理器解决方案,最高可配置256KB高性能、近乎单点接入、隔行扫描的可靠嵌入式闪存。MCF5213具有BGA和QFP两种封装,主频最高为80MHz。 MCF521X处理器内部集成乘加器 (MAC)完成类似DSP的功能,可以实现G.726格式的语音编解码软件,码流低、音效好。同时处理器具有低功耗特性,其内部的模块化时钟可以在所有运行模式下启用和停用,内部PLL电路可以对系统时钟进行灵活的设置,其最大电流通常不超过1mA/MHz。 图1为MCF521X系列处理器内部架构图,MCF5213内置32KB SRAM、256KB Flash。MCF521X处理器的Flash 存储空间以及SRAM,可以容纳mC/OS-II操作系统在片内存储和运行,省去了一般嵌入式系统所需的外围存储芯片,简化了外围设计电路,也使得系统的整体成本大大降低。 图1 MCF521X处理器内部架构 除了处理器内置的存储器外,MCF521X系列处理器还集成了丰富的外设接口,以便于与其他系统的互连。外设包括:三个异步收发器(UART)、I2C、QSPI、GPIO、A/D、PWM、CAN总线等资源。如图2所示,可方便的扩展其他功能及和外部通讯。 图2:MCF5213内置资源可扩展丰富外设 [b]HHCF5213对讲机构 [/b] 基于MCF5213处理器丰富的片内资源及低功耗设计,华恒科技提供的HHCF5213-R1 Zigbee无线音频对讲系统架构如图3所示。 图3 基于MCF5213及Zigbee无线技术的音频应用系统框图 [b]系统构成 [/b] [b]G.726实时音频编解码 [/b] 简单的音频采集回放过程:从麦克风输入的音频信号经AD转换,在CPU内进行G.726的压缩编码、解码后,从PWM口输出,再经一个积分电路、放大电路,输出音频信号。如图4所示。 图4 音频回放流程图 音频采集由M5213处理器内部的AD接口直接支持,无须额外的Codec芯片及复杂的电路。音频采样率设为8kHz,即每隔125us采样一次;而对一个数据点进行G.726的压缩编码、解码所需时间约为80us,所以系统可以实现实时的G.726压缩编解码。 G.726编码简单来说就是把16bit的音频数据压缩为2bit的数据,解码则是把2bit的数据恢复成16bit的数据。目前我们提供的G.726编解码已经做成模块的形式,直接进行函数调用即可,在模块里进行音频数据的G.726压缩编解码。传入参数为一个指向音频数据的指针,传出参数编码、解码后的音频数据。将PWM用作D/A口解码输出音频时,需要一个由运放构成的积分放大电路。 对讲系统软件采用mc/OS-II嵌入式实时操作系统实现编程,例程从略。 [b]Zigbee无线音频传输 [/b] Zigbee于2004年底通过IEEE802.15.4标准,是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线传输将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。可以预计Zigbee将广泛应用到包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等领域。 图5为Freescale提供的符合IEEE 802.15.4标准的MC13192射频数据调制解调器及系统框图。MC13192的特性包括: *根据IEEE 802.15.4标准的Zigbee技术; *全频谱编码和译码; *经济高效的CMOS设计几乎不需要外部元件; *可编程的时钟,供基带MCU使用; *标准的4线SPI接口(以4MHz或更高频率运行),7条GPIO线路; *可编程的输出功率,为0 dBm"3.6dBm; *在分组错误率为1%的情况下,其接收灵敏度达到-92dBm(典型值); *采用DSSS扩频通信技术,最大速率为250kbps,共有16个信道。 图5:Zigbee系统结构框图 Zigbee是以一个个独立的工作节点为依托,通过无线通信组成星状、片状或网状网络,因此,每个节点的功能并非都相同。为降低成本,系统中大部分的节点为子节点,从组网通信上,它只是其功能的一个子集,称为精简功能设备;而另外还有一些节点,负责与所控制的子节点通信、汇集数据和发布控制,或起到通信路由的作用,称之为全功能设备(也称为协调器)。也就是说,基于HHCF5213-R1系统,可以实现点对点的直接音频双向传输,也可以通过Zigbee的网关来实现无线数据的中转和互传,如图6所示。 图6 点对点音频无线传输系统功能框图 [b]结语 [/b] 基于MCF5213处理器和实时操作系统uC/OS-II,以及Zigbee无线技术的高可靠性、低功耗的无线连接功能,可用于低码流音频、数据传输。华恒科技可提供有关开发工具及技术支持。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/rfandwireless/200703/8939.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 医疗电子 工业控制

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved