一种无线传感网络的语音会议系统设计

功耗低的特点，工作电压为3.3 V，非常适合无线模块的使用，尤其是低功耗的特点，非常适合电池场景使用，方便移动。

ZICM2410芯片结构如图3所示。在ZigBee数据速率(250 khps)下所体现出的卓越射频性能，完全能满足经过压缩编码的语音带宽要求。C EL向客户提供作为部分软件库的CEL ZigBee栈，CEL还可提供开发定制的应用程序所需要的硬件和软件工具。

ZICM2410还具有一个集成的PCB板载天线，由于CEL的ZIC2410 IEEE 802.15.4/ZigBee收发器能提供106 dB的工业顶级链路预算，因此，即使没有外部功率放大器，MeshConnect仍可以维持远距离的无线连接(3 000ft无障碍距离)，在无需外置天线的情况下能满足一般会场的要求，进一步增加集成度，减小终端的复杂度和体积。

ZICM2410还有支持三种语音编码解码算法：μ-律、a-律和ADPCM，非常适合语音会议系统的需求，可以进一步提高集成度、降低功耗。此外还对外提供非常丰富的外部接口，包括UART1、UART2、I2S、SPI、22个GPIO、4路ADC和I2S接口。

3.2 上行通道系统的硬件实现

声音首先通过麦克风转为电信号，因为麦克风输出的信号很小，所以要通过一放大器放大，其电路部分如图4所示。

声音从麦克风输出经过C1耦合到运算放大器的负向输入端，经过第一级反向运算放大器放大，再通过第二级反向放大器放大后通过一电阻输出最后给ADC采样。

其中R7、R6分压以后向运放提供一个参考电压，为了电压更稳定在R6两端之间加一滤波电容。R12、R13为麦克风提供一偏置电压，同样加C13、C16两滤波电容以提高稳定性。R8、C18组成运算放大器的反馈阻抗，同时也是一低通滤波器，这样可以有效地滤除高次谐波的混叠干扰。同样R17、C17的效果也一样。C14也是一个低通滤波器，滤除高次谐波的干扰。

信号经过放大后，输出给ADC进行采样、ADC选用ADSS8865，它是TI公司的一款低功耗、16位的ADC，在100 ksps下只有0.65 mW的功耗，非常适合电池供电场景使用，其参考电压和模拟电压都是3.3 V。通过SPI接口与CPU连接。其连接示意图如图5所示。ADC的模拟电源、数字电源、参考电压都是电源直接输入3.3 V。

ADC将声音信号采样回来以后，首先通过SPI接口发送给CPU，CPU在转发给音频压缩模块，音频压缩模块编码以后通过CPU转发给无线发送模块，无线发送模块采用ZigBee协议转发到汇聚节点。

3.3 下行通道硬件系统的实现

子节点通过ZigBee模块接收汇聚节点的数据，经过音频解压后，CPU通过I2C总线通道发送给DAC进行数模转换，最后经过功放输出给耳机接口。DAC选用TI公司的PCM1774，PCM1774是一块16位DAC，最高带宽达到50 kHz，工作电压在数字和模拟部分均为3.3 V，与CPU系统和ADC保持一个电压供电，减小电源设计的复杂度。

PCM1774内部自带一个功率放大模块，可以直接输出到一般的耳机接口，减少功放模块的设计，进一步降低电路的复杂度。PCM1774支持SPI口和I2C总线口与控制器连接，由于CPU模块ZICM2410只有一个SPI口已经和ADC连接，此处DAC通过CPU的I/O口模拟I2C总线与DAC连接。其连接示意图如图6所示。同时PCM1774需要一路系统时钟，通过CPU的I/O口输出直接给PCM1774。

4 子节点的软件设计

每个子节点启动后，首先初始化，设置本节点地址，设置默认目标节点地址是汇聚节点，然后查找能否与汇聚节点连接。如果能连接则建立链接，并设置本节点可以与直接与汇聚节点连接，同时设置下一站的目标地址为汇聚节点，然后准备传输数据，如果有数据传输则将数据传输到汇聚节点。由于每个子节点可以是动态移动的，或者受外界因素干扰等，导致子节点的通信链路受阻，如果没有传输数据或者传输数据结束后，子节点再次扫描能否与汇聚节点连接，如此重复。

在扫描与汇聚节点连接过程，如果无法直接与汇聚节点连接，则尝试与周边节点建立链接，如果无法找到能到达汇聚节点的子节点，则直接返回查找汇聚节点，如此反复。

如果能找到周边可以与汇聚节点连接的子节点，则找一个能最快到达汇聚节点的子节点建立链接，然后设置本节点可以到达汇聚节点，并设置到达汇聚节点需要跳跃子节点的跳数，然后设置下一节点地址，准备数据传输，最后判断是否有数据传输。如果没有数据传输则子节点是动态的，返回继续扫描是否可以到达汇聚节点，如此循环下去。

如果有数据传输则判断是上行数据还是下行数据，如果是上行数据则直接转发至下一个站节点，如果是下行数据，则判断是否为传送给本机数据，如果是则进行音频解码最后直接输出至DAC输出。

由于每个子节点位置是动态的，所以在转发完数据或者解码输出给DAC完成后