射频nRF9E5与无线耳机系统设计

2．无线耳机系统硬件设计                  

无线耳机硬件设计原理图如图1所示。整个系统包含两部分，无线耳机和语音网关。语音网关的硬件组成分为主机(PC或者是手机)、射频收发模块和编/解码(conFc)模块。nRF9E5 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。编/解码模块采用M otorola MC 145483通过 PCM接口与射频模块相连。Motorola MC 145483是一种3V低工作电压的13位线性PCM滤波编/解码器。采用2s补偿数据格式，包含一个片上精确的参考电压能够处理语音的数字化和重组适合同步和异步的应用。主机接入的语音数据通过音频接口送给PCM编/解码器编码成数字信号。通过PCM接口传给蓝牙模块，蓝牙模块将数字信号转换为无线信号发射出去传给耳机。按照同样的原理，蓝牙模块接收耳机传来的无线信号并将其转换成数字信号通过PCM接口传给PCM编/解码器解码成语音模拟信号，再传给主机。



图1  无线耳机硬件设计原理图

耳机系统的硬件由4部分组成:射频收发模块、编/解码(CODEC)模块、声音输入输出模块。其中射频收发模块nRF9E5中含有微控，其微控内部含有256B的数据RAM和512B的ROM，用于存储协议和无线耳机应用程序。nRF9E5有丰富的I/O口，这些I/O口线都支持双向通讯而且芯片内部带有上拉电阻，按上按键后可以直接读出按键被按下的脉冲信号，并由此触发中断处理。编解码芯片采用M otorola MC 145483，通过 PCM接口与射频模块相连。声音输入输出模块包括麦克风和扬声器。麦克风作为语音输入设备，把声波信号转换成模拟信号；扬声器作为语音输出设备，把模拟电信号转换成声波信号。

3. 耳机系统软件设计

通过无线耳机，不需使用任何连线就能启动或结束通话。电话铃响后，只需按下耳机上的按键就可以接听电话；拨打电话时，则可在按下耳机上的按键后利用声音进行呼叫。

由于整个无线耳机系统为一双向进行的系统，耳机和主机（手机）之间的通信是双工的，所以在实际系统运行时，数据的传输方向也是不断变化的。为此，要实现双方协调通信，就必须设计出一个比较适合的收发次序。其耳机收发流程图如图2所示。系统上电后，耳机处于接收状态。此时定时器也打开了。在定时时间范围内，耳机不断处在接收状态。当超时时，系统进入中断，在中断中首先要判断是否有按键按下，如果有按键动作，则执行按键程序。在执行按键程序时，首先要判断是接电话还是打电话，然后再执行相应的操作。当打电话时，就要开启发射机，直到通话结束；当接电话时，则要关发射而开启接收机，直到通话结束。在通话结束时，此时须发一个END命令，然后再回到起始，进入待机状态。



而语音网关在系统上电后，首先进行初始化，然后就打开接收机以判断是否收到有效信号，如果收到要接听电话的有效信号，此时语音网关就关掉接收而打开发射。数据发送以帧为单位进行发送，每帧包含8位。当发送完一帧数据时 ，进入延时，然后打开接收以判断是否收到耳机发送过来的END命令，如果没有收到，表示通话还没有结束，此时就关掉接收机继续发送有用信号，直到收到END命令以回到起始状态。其语音网关收发程序如图3所示。



4．结束语

基于射频收发模块nRF9E5的无线鼠标系统在设计过程中，充分的考虑了芯片高度集成的优点，节省了像微控、存储器这样的外设，使得设计的无线耳机便捷简单，具有优良的性能。同时本方案可进一步推广为车载免提等应用的参考解决方案。本方案还可应用到信息家电、汽车电子等多个领域，可以达到极大的推广。