引 言

　　隨著嵌入式技術的發展，單片機、DSP、ARM等處理器已經廣泛應用于通信行業，尤其是在無線通信領域更是有其不可替代的作用。本設計中所用的核心器件MSP430FG4619是TI公司推出的MCU，TMS320VC5510(簡稱“VC5510”)是TI公司的5000系列DSP，而語音編解碼芯片AMBE一2000也是以DSP為內核的。

　　無線對講機由于具有即時通信、經濟實用、成本低廉、使用方便以及無需通信費等優點，因此廣泛應用在民用、緊急事件處理等方面。尤其在緊急事件處理以及沒有手機網絡覆蓋的情況，對講機更加顯示出它的不可取代的地位。如今，模擬對講機仍然占據絕大部分的市場，但是由于數字通信可以提供更豐富的業務種類，更好的業務質量、保密特性和連接性，以及更高的頻譜效率，因此數字對講機的研究、生產和使用是與時俱進的，符合信息化、數字化發展的必然趨勢。DMR(Digital Mobile Radi0，數字移動無線電)協議是歐洲電信標準協會(ETSI)于2004年所提出的一種新型的數字集群通信協議，具有很好的發展前途。

　　1 DMR通信協議的簡要介紹

　　DMR協議使用一種雙時隙TMDA接入的方式，每個突發2個時隙，每個時隙30 ms。其中每個時隙都有1．5 ms的保護時間。DMR協議結構遵守一種普通的分層結構，這種結構適用于描述參考資料和說明分層的通信結構。DMR標準定義了一種模型草案，把模型分成3層，如圖1所示。

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　　2 整體設計及系統工作原理

　　整個基帶系統的核心器件為信號處理器件和控制器件。其中，信號處理器件選擇TI公司的DSP芯片VC5510，控制器件為TI公司的MSP430FG4619單片機。

　　DSP的主要功能自然是數字信號的處理，本設計中VC5510實現信令編解碼、語音數據的收發(與AMBE一2000)的通信、幀同步、4FSK調制解調等功能。

　　MCU是整個系統的控制中心，人機接口(鍵盤、顯示)與MCU直接相連。MSP430FG4619實現與射頻模塊的通信(包括基帶信號發送接收、射頻頻點控制、信道檢測等)，DMR協議的高層控制(信令)，人機接口互通等功能。MSP430FG4619是TI公司推出的一種超低功耗的16位單片機口，具有豐富的片內外圍資源，有豐富的定時器、各類串口、顯示驅動、AD／DA等功能，通用端口也可對位進行操作。

　　語音編解碼器件為AMBE一2000，內核其實也是DSP。它是一種采用MBE(AMBE)算法的高性能多速率語音編解碼芯片，用于實現對數字語音數據的編碼及解碼，其編解碼速率可以硬件、軟件控制，根據DMR協議的需要以及AMBE一2000的特點，編解碼速率選擇為3．6kbps。與AMBE一2000相連的AD／DA轉換器選擇為AD73311，其兼容性非常好，廣泛用于完成語音信號的模擬／數字互相轉換。MSP430FG4619FG4619自帶的AD／DA與射頻接口相連，完成最終基帶信號的數字／模擬相互轉換。

　　信令與語音的通信機理是不一樣的：信令發送端由人機接口發起，通過MCU組幀，送往DSP編碼，再交由MCU進行D／A轉換，經射頻模塊發送出去；接收端的信號經過MCU的A／D轉換后送往DSP進行解碼，解碼成幀后送往MCU進行處理。而語音的編解碼完全由AMBE一2000來實現，經過DSP中轉，由MCU進行發送或接收。

　　3 關鍵模塊電路連接原理

　　3．1 MCU與DSP之間的連接

　　由于VC5510具有增強主機接口(EHPI)，因此可以直接將主機接口的相應引腳與MCU相連。其中HINT為送往主機的中斷，必須為MCU中具有中斷功能的通用I／O口，設計中選擇P1．3，其他引腳可以為一般的GPIO。其電路連接原理圖如圖2所示。

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　　HCS為片選信號，始終有效。HMODE為復用／非復用選擇信號，低電平為復用模式。HlBE0和HBE1用來選擇高的字節數據有效，本設計中接地，表示高低字節均有效(16位)。HR／W確定HPI的讀／寫模式。HCNTL0、HCNTL1聯合用來確定主機訪問HPI的哪個寄存器：地址寄存器HPIA、數據寄存器HPID、控制寄存器HPIC。HRDY為從機(DSP)數據準備好信號。HINT用于從機(DSP)中斷主機(MCU)。

　　MCU可以通過與HPI相連的相應引腳直接訪問DSP的片內RAM，是一種DMA模式，而無需DSP參與，真正體現了主機一從機模式。在主機訪問從機片內資源時，從機可以獨立地執行其他任務。主機需要從機響應時(有信令發往DSP)，MCU可以通過訪問DSP的主機控制寄存器HPIC的特定位來向DSP發送一個中斷；從機DSP需要主機響應時(向MCU發送信令)，也可以通過HINT引腳來中斷主機。實驗證明，這種連接方法方便有效，可以實現無差錯通信。

　　3．2 DSP與AMBE一2000的連接

　　VC5510與AMBE一2000之間可以方便地通過多通道緩沖串口(McBSP)來連接。而AMBE一2000的數據準備好信號EPR應該連到DSP的一個外部中斷INT3上。

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　　設計中，AMBE一2000采用主動模式，因此AMBE一2000的發送幀同步信號(CHAN_TX_STRB)由自己提供，其他的時鐘均由DSP提供。串口時鐘頻率應當低于2 MHz。

　　3．3 AD／DA功能

　　在前期的設計中，AD／DA功能是使用專門的芯片來實現的，與DSP相連。但是由于DSP資源緊張，再加上成本的考慮，決定使用MSP430FG4619自帶的AD／DA功能來實現，其中MSP430FG4619的ADC和DAC都是12位的，有16路ADC通道和2路DAC通道。采樣參考電壓、采樣率、采樣觸發信號、采樣模式等都很豐富，可以軟件編程控制。因此，使用MCU自帶的AD／DA功能是一個既方便又實用的方法。

　　4 軟件簡要總體設計

　　由于分為信令線和語音線這兩條線，因此軟件設計也應圍繞這兩條線分別設計：協議的底層部分由VC5510來完成，主要實現信令的編碼／解碼、4FSK調制解調、幀同步以及時隙；高層部分則完全是在MCU中實現的。

　　明確了“兩條線”體現出模塊化的思路，有助于軟件的實現。底層模塊完全在VC5510之中完成，而高層模塊則在MSP430FG4619中實現。VC5510與MSP430FG4619的開發工具分別為CCS和IAR，均可以使用C語言來編寫，另外IAR還可以使用C++語言來編寫，因此軟件編寫就不會顯得陌生。

　　結 語

　　實驗證明，本文所提供的設計方案是可行的，并且在之前的設計方案基礎上進行了比較大的簡化。本文的創新點在于使用新型通信協議DMR，并在其基礎上設計了一種數字對講機的整個基帶模塊。本文的DMR數字對講機基帶模塊設計為我國的數字對講機領域的研發提供了一種新的思路和方法。相信DMR協議以及在此基礎上的數字對講機行業必將蒸蒸日上。

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