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。
![](../img/eep-analog/analog-34581zhqmrhsv4hm.jpg)
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。
![](../img/eep-analog/analog-345823xm2wsj1mo1.jpg)
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。
![](../img/eep-analog/analog-34583cwcalwug3kv.jpg)
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。
![](../img/eep-analog/analog-34584pxmirysqtzy.jpg)
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
无线传感网络 ZigBee 语音会议系统 同声传译 ZICM2410 相关文章:
- 基于无线传感网络的太阳能LED路灯状态传感器节点的设计(09-19)
- 太阳能供电的无线传感系统的设计(02-09)
- 基于RFID技术的无线传感器网络节点设计(04-28)
- ZigBee、GPRS在充电桩中的应用(04-18)
- ZigBee语音传输分析(11-25)
- 基于ZigBee无线传感网的电源监控系统设计(04-21)