1引言对讲机在诸多行业领域广泛应用。
虽然模拟对讲机现今仍垄断市场，但数字通信以其更丰富的业务种类，更好的业务质量、保密性和连接性，尤其可提高频谱效率，更有效利用宝贵的频谱资源[1]，因此对讲机数字化是大势所趋。
这里介绍一种基于CC1101射频器件的数字无线对讲机的语音通信技术。
2整体设计方案虽然提供包含图像、文字、语音的综合业务是未来对讲机的发展趋势，但鉴于对讲机的数字化研究尚处于起步探索阶段，而且语音传输仍是对讲机最广泛最重要的作用，该系统设计的核心是经语音数字化处理后通信更安全可靠，话音更清晰。
此外，由于业界至今尚无统一的标准和法规，系统应留存一定的扩展和变换空间，以适应新的变化和进一步研究的需要。
得益于微电子技术的长足进步和快速发展，射频电路的灵敏度不断提高，无线接收机在相应的发送设备不工作时也会有数据解调输出，因而无线通信系统中有必要使用数据帧分组传输数据。
还需要使用帧同步技术保证通信系统能从混乱的数据中识别合法的数据帧。
由于在无线通信系统中存在干扰、噪声、多径、衰落等现象，使得无线通信信道在传输数字信息时经常出现误码，为此，常采用信道编码技术，在帧中增加校验码元。
在无线通信中，最常用的是CRC16，它可以纠正一定程度的随机错误，但却没有能力纠正突发差错的能力，需要用交织编码的方法使其变成交错码。
此外，为保证通信的可靠性，还需要合理设置帧的长度。
帧长与编码方式有关，曼切斯特编码时不要超过256字节，若采用其他方式，则不要超过64字节。
采取短帧方式通信有利于降低干扰，但帧太短又会增加开销，降低效率。
此外，帧的长度还受硬件系统限制，如处理器的处理能力、缓冲、天线带宽等。
综合各方面因素，这里采用图1所示数据帧格式。
由于语音信号一般比较微弱，根据Mu/A 律编码规则，容易出现长连“1”或长“0”情况[2]。
若出现这种情况，由于长时间不出现“0”点，接收端的本地同步信号的相位会逐渐漂移，甚至失步。
若采用变换归零或重新编码的方式，又有可能降低系统抗干扰能力或频带利用率。
为此，需要采用扰码技术，消除长“1”长“0”。
为了实现一对一双工通话和一对多的广播，该系统采用时分双工（TDD ）方式，分成接收和发送两个时隙，保留1.5ms 时间作为射频部分的收发转换保护。
3系统硬件设计使用微处理器，通过软硬件的配合实现设计功能；采用基于CC1101的设计方法，根据需求定义其内部逻辑和引脚；运用“自顶向下”和“模块化”的理念，是现代电子系统设计的特点。
因而，该系统采用DSP 处理语音数据，使用MCU 以弥补DSP 控制上的缺憾，采用优秀设计的射频器以降低软件复杂度和MCU 的负荷。
系统逻辑框架如图2所示。
系统由射频模块、语音处理模块、MCU 模块、人机接口模块和电源模块组成。
系统主处理器负责所有设备控制、任务调度、功能协调、通信协议控制。
该系统采用TI 公司的MSP430F149，该器件拥有图1数据帧格式收稿日期：2008-12-28稿件编号：200812090基金项目：国家自然科学基金资助项目（60572026）、（60871024）；教育部新世纪优秀人才支持计划项目（A0160419950120）作者简介：韦建超(1980-)，男，广西百色人，硕士研究生。
研究方向：数字集群通信。
基于CC1101的无中心数字对讲机设计韦建超，陈向东，陈冠，蔡镔（西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610031）摘要：基于射频收发器CC1101，单片机（MCU ）MSP430F149和DSP TMS320VC5509A ，设计了一种无中心数字对讲机。
详细介绍了系统的设计方案及各个模块的器件选型和电路设计，MCU 部分的软件设计以及CC1101的编程要点。
关键词：无线通信；数字对讲机；CC1101；MSP430F149中图分类号：TN929.5文献标识码：A文件编号：1674-6236（2009）06-0001-03Design of no center digital two -way radio based on CC1101WEI Jian -chao,CHEN Xiang -dong,CHEN Guan,CAI Bin（School of Information Science &Technology,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China ）Abstrac t:Based on RF chip CC1101,MCU MSP430F149,DSP TMS320VC5509A,a design of no center digital two -way radio is provided.The structure of system,chip selection and hardware circuit design of all units,software design for MCU and key problems in CC1101programming are discussed in detail.Key words :wireless communication ；digital two -way radio ；CC1101；MSP430F149第17卷第6期Vol.17No.62009年6月Jun.2009电子设计工程Electronic Design Engineering -1-60KB 的Flash ROM 和2KB 的SRAM 。
人机交换模块是连接使用者与系统的桥梁，指示系统工作状况，接收使用者的指令。
语音处理模块的语音信号经麦克风进入A/D 转换器，经采样量编程数字信号，传输至DSP ，实现数字滤波和压缩。
语音处理器选用TI 公司的TMS320VC5509A ，与经典的C54x 相比，其综合性能提高5倍，而功耗却仅为C54x 的1/6。
其工作频率高达200MHz ，具有3个McBSP ，64KB 的DARAM 和192KB 的SARAM [3]。
DSP 与MCU 间采用SPI 通信方式，DSP 的McBSP1接MCU 的USART1，MCU 主模式，DSP从模式。
SDRAM 采用HY57V641620，具有4M ×16bit 容量，工作频率为72MHz ，内核速率为DSP 一半，与DSP 的EMIF 可直接无缝连接。
CODEC 实现语音信号的采样、模/数转换、编码后传输给DSP 进行信号调理包括滤波压缩等。
在接收节点，则接收DSP 传来送的信号，数模转换后还原成模拟语音信号，由于此时的信号比较微弱，加入音频功率放大器MAX4368放大，再输出至扬声器。
CODEC 选用TI 公司的TLV320AIC23B （以下简称AIC23B ），与DSP 的McBSP 模块实现无缝连接[4]，串行传输数据；而DSP 通过I 2C 总线初始化AIC23B 。
该系统采用主从模式，AIC23B 工作在主模式下，向DSP 传送收发数据所需的时钟和帧同步信号。
该系统采用1M ×16bit 的Flash 以解决上电复位后DSP 程序加载问题，需要20根地址线，但DSP 的PGE 封装仅引14根地址线，因而使用CPLD 映射到DSP 的一个CE 空间以扩展地址。
具体连线方式请参看文献[5]。
从DSP 出来的语音信号经由MCU 控制到达射频模块，加入前导冗余同步码等构成帧后经交织发射。
CC1101是TI 公司一款高性价比的单片UHF 收发器，为低功耗无线电应用而设计。
它是CC1100器件的加强升级版，灵敏度更高，功耗更小，带宽更大[6]。
MSP430F149与CC1101采用SPI 方式通信，MSP430F149工作在主模式，使用USART1模块，3线模式，CC1101从模式，工作在403~425MHz 频段内。
射频模块电路如图3所示。
射频模块布线是整个系统PCB 板设计的中核心。
外围器件最好选用体积小的贴片元件，滤波电容尽可能接近器件引脚布置，这样滤波效果会更好。
尽可能将数字电路远离射频电路，因为数字电路存在陡峭的上升下降沿，所以DSP 和MCU 都是射频电路的巨大噪声源。
也可以考虑使用金属屏蔽罩，虽然该办法存在很多缺点，但仍然非常有效，而且在很多时候是隔离关键电路的唯一办法。
虽然CC1101的使用手册给出了外围器件的详细参数，但实际应用中，很多时候阻抗匹配仍然需要重新测量计算，也要调整相应器件的参数。
比如接地电容，由于PCB 板存在分布电容，实际使用的电容要比推荐的略小一些。
整个PCB 板最好采用统一接地方式。
虽然数字地会干扰射频地和模拟地，但是若分开成3部分，最终总是有些高速信号线要穿过这些分开的接地点[7]。
为了提高系统稳定高质量的能源和准确的脉冲信号。
CC1101单独使用了27MHz 的无源晶体振荡器，MCU 则采用8MHz ，DSP 与AIC23B 共同使用一个12MHz 晶体振荡器，DSP 再用软件设置为144MHz 。
此时，DSP 需要的内核电压为1.35V ，外围电压为2.7~3.6V ，AIC23B 需要1.5V ，其他器件工作在3.3V 。
所以系统电源将采用5V 供电，然后用LDO 稳压器，分别降成各个器件所需的电压。
4系统软件设计系统软件设计包括MCU 和DSP 两部分。
MCU 部分包括各硬件驱动程序和各硬件间的协调调度，以及通信协议程序；DSP 的主体是语音处理算法的设计。
这里主要讨论MCU 程序设计。
CC1101拥有卓越的数据包处理能力。
发送时，只需简单设置寄存器，当用户往CC1101内的TXFIFO 写入数据后，器件自动在数据包内增加前导字节（长度可控），同步信息，CRC16校验，并根据寄存器设置将FIFO 内写入的头两个字节数据标志为长度信息(此功能可选)和地址信息（可选）。
接收状态下，器件自动侦测前导码，同步码，地址信息和计算并比较CRC16。
此外，CC1101还支持变长数据包格式和交织功能。
这些原本需要复杂算法和巨大运算量和存储空间的功能由硬件支持，MCU 的编程难度大大降低，其负荷也大为减轻。
图3射频模块电路图2系统逻辑结构图《电子设计工程》2009年第6期－2－《电子设计工程》（月刊）以其创新性、实用性、前瞻性，全面提升自身的学术水平和国际化程度。
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