一种无线语音传输系统设计方案

1射频收发芯片nRF401

nRF401是挪威Nordic VLSI公司最新推出的单芯片RF收发机，专为在433MHz ISM (工业、科研和医疗) 频段工作而设计。它是目前集成度最高的无线数传产品。该芯片集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK 调制、FSK解调、双频道切换等功能，具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。nRF401 的外围元件很少，仅10个左右。只包括一个4MHz基准晶振(可与MCU共享)、一个PLL环路滤波器和一个VCO电感，收发天线合一，没有调试部件，这给研制及生产带来了极大的方便。主要技术特性见表1 所示，其内部结构如图1所示。

主要技术特性

nRF401接收机使用具有较强抗干扰能力的FSK频移键控(Frequency-ShiftKeying)调制方式，改善了噪声环境下的系统性能；采用DSS+PLL频率合成技术，工作频率稳定可靠。与ASK幅移键控(Amplitude-ShiftKeying)和OOK开关键控(On-Off Keying)方式相比，这种方式的通信范围更广，特别是在附近有类似设备工作的场合。

内部结构

图1 nRF401内部框图

nRF401 无需外接昂贵的变容二极管，而其他竞争产品大多需要外接变容二极管、声表面波滤波器件等。这些芯片一般需要进行曼彻斯特编码后才能传输，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率（实际速率）的1/3,因此大大增加了软件的工作量和产品开发的难度。而nRF401系列独特的技术可以直接传送单片机串口数据，应用及编程非常简单，抗干扰能力强，传送的效率很高，且使用很方便。

nRF401采用小型20引脚SSOP封装，管脚数和体积最小，采用非常紧凑的电路板布局，有利于减少PCB面积，降低成本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。3V直流电源供电。接收电流低，仅为11mA，而且在轮流检测（Polling）模式时可以通过周期性暂停的方法使其更低，以延长电池寿命。它还提供进一步降低电流消耗的待机模式。表2为其部分管脚说明。

其部分管脚说明

点击看原图

nRF401另一个非常重要的特性是接收机的频带外阻抗很高(out-of-band blocking)，这意味着它不需要外部声表面波（SAW）滤波器。此外nRF401的解调器是DC平衡的，因此可以使用任何一种协议，也可以使用各种'0'、'1'序列，因而无需浪费单片机宝贵的处理资源来进行曼彻斯特编码。nRF401的串口可以与任何单片机接口，也不需要进行设置，应用及编程非常简单，可直接传输串口数据，传送的效率很高，是一种能方便地与各种单片机配合使用的方案。

2 音频接口芯片TLV320AIC10

TLV320AIC10是TI公司近年新推出的低功耗∑-Δ型16位A/D、D/A音频接口（AIC）芯片。模拟接口芯片（AIC）又称调制解调编解码器（modem Codec）以其高度可编程性，高性能，低功耗，较少的外围器件，成为当前语音处理的主流产品。适用于音频处理，语音增强，语音安全，回声抵消，VoIP（Voice-over-Internet Protocol）等广泛的电话或语音应用中。其功能强大的串行接口和应用支持以及低功耗的特性使得TLV320AIC10成为音频应用的最好的模拟接口。

TLV320AIC10为一通用，3－5.5V Codec，内部集成了16位A/D和D/A转换器。有两路模拟输入通道，一路模拟输出通道和一对数字I/O口。使用片内FIR滤波器时采样速率最高可达22ksps，采用片外FIR滤波器时其采样速率最高可达88ksps，工作方式和采样速率均可由单片机编程设置。其内部ADC之前有抗混叠滤波器，之后有抽样滤波器，DAC之前有插值滤波器，接收和发送可同时进行，且输入输出增益控制可编程，可工作在单端或差分方式。其独特的直接DCSI参数设置模式采用单线串行口直接对内部寄存器编程，不受数据转换串行口的影响。事件控制模式使单片机可监控如电话RING/OFF-HOOK检测等外部事件。