TDD模式的数字对讲无线语音传输系统设计与实现(8)

2019-01-27 19:23

CALL #DELAY//延迟时间

4.6.3功率控制

通话双方在连接建立之后,便进入了通话过程。在通话过程 当中,会不可避免的受到外界环境的干扰,但由于系统采用的 CVSD语音编码具有抗干扰、抗噪声能力强的特点,在干扰或噪声 影响到通信的效果时,语音编码器CMX649仍然能使通话保持良 好状态,只是通话的音量会因干扰或噪声的影响而有所减低。 当接收端的通话音量持续减低时,则说明无线传输中可能受

到干扰或噪声的影响,此时射频芯片会自动调节本端的发射功率。 另外,当语音信号的能量低于CMX649中的活动语音检测模

块VAD设定的门限值时,系统会认为通信双方在近一时间段里没 有语音信号在传输,因此系统也会关闭一些功能模块以降低功率 消耗,直到重新检测到有活动语音又再启动相应的功能模块。 西南交通大学硕士研究生学位论文第44页

第5章系统的调试与实现

本文所设计的TDD对讲无线语音传输系统由硬件和软件两部

分组成。系统硬件方案的论证只能根据芯片生产厂商所提供的技 术资料及参考电路进行设计、分析。系统软件程序设计是编程者 的思维体现,系统程序的仿真只能保证没有语法及逻辑错误,并 不能完全确保软件能正确无误的运行。

所以在硬件实现与软件实现过程中不可避免的会遇到许多问 题,这是一个从理论到实践的过程,在这过程中必须对前面的设 计不断的进行验证及修改,这就是系统的调试,调试的过程是与 实现过程相互交融的。

5.1系统硬件调试

硬件电路的设计是根据芯片生产厂商所提供的参考电路进行 设计的,在PCB板的设计过程中应遵循电路设计一般原则,采用 尽可能短的引线,在线路方向改变的拐角处要进行平滑化处理; 在两层以上的PCB版的布线时,要使各层的线路正交,避免平行 走线;以消除布线的分布电容、电感及信号线间的干扰。系统的 数字地与模拟地要隔离,以免干扰信号通过电源耦合到各部分电 路。在对高频电路设计不是十分熟悉的情况下,射频电路的设计 应严格遵循技术资料所提供的参考设计进行布局、布线,其中包 括器件的布局,线路的走向、宽度、长度,焊盘的大小,打过孔

的位置,敷地的方法等。

系统硬件调试主要使用的仪表有频率计、数字示波器、数字 万用表、电烙铁、麦克风和耳机等。另外在有条件的地方,最好 有无线综合测试仪等。在加电测试前应对电源负载进行阻抗测量, 以确保无短路后在加电。加电后立即对电源的输出进行测试,该 系统的电源采用干电池供电,并经低压差的稳压电路向系统提供 2.9V的工作电压。使用数字万用表对稳压电路的输出进行测量,

测得电压2.875V,系统供电正常。在检查电源输出后,分别对 MSP430、数字语音处理模块、无线数传模块等芯片的Vcc引脚进 行测试,确认电源已供到系统的各个部分。

在上述各个模块硬件供电正常后,并假设此时软件程序无误 的情况下,使用频谱分析仪观察频率在433MHz附近是否有信号, 若有信号,说明射频芯片已经正常工作,若无信号,首先要查找 射频匹配电路是否正确,进而可检查射频模块是否正确接收到到 了来自MSP430的的数据。主要检测无线数传模块的PDATA、

.西南交通大学硕士研究生学位论文第45页

PCLK、PALE三个端口,经测试433MHz附近有信号。

系统的时钟信号是该系统的运行的基础,由于该系统时钟信

号比较复杂,因此必须对每个晶振的输出及时钟信号线进行测试。 即使用频率计分别对MSP430使用8.0000MHz晶振、无线数传模 块使用的14.7456MHz晶振及数字语音处理模块的时钟信号输入 的振荡频率为8.0005MHz、无线数传模块使用的14.7456MHz晶振 振荡频率为14.7461MI--Iz、数字语音处理模块的时钟信号输入端

SCLK振荡频率为4.0005MHz。

在上述的测试过程中如果发现有与系统设计不符的地方应立 即进行检查核对,甚至还需对设计及电路进行修改。经过对电路 设计的三次修改和上界师兄的指导,测得本次硬件电路的数据误

差亦在误差允许的范围内,至此硬件的实现及调试基本完成。

5.2系统软件调试

系统软件的调试与实现的过程主要通过MSP430开发工具IAR

workbench来实现嘲,并采用单独调试的方法对分别各功能代码段

进行调试。软件调试的过程由两部分组成:一是模拟仿真调试, 二是在线硬件调试。图5.1为IAR workbench的调试界面。

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西南交通大学硕士研究生学位论文第46页

5.2.1模拟仿真调试

所谓模拟仿真调试是指程序在脱离硬件的状态下,观察各个 程序段的运行状态。运行前需要先建立一个工程,然后将编辑好

的两个文件加入到该工程中。IAR workbench工具可以支持单步程

序调式和断点调试,点击Debug后,即可进入模拟运行环境中。

首先,在I/O端口初始化后出设置一个断点,然后检查P1、P2、 P3、P4、P5、P6、P7方向设置的值是否正确,它们的值可以在视 图中的R

图5-2端口值观察图

接着可对USART 0、TIMER A、TIMER B、VARIABLES段的

初始化进行检测,VARIABLES值的查看是在视图中的Watch中输 入变量名称后,系统会给出该变量名称的地址,由该地址再到视 图中的Memory内进行查找。

确保初始化数据无误后,需要观察的功能代码段主要有: MAIN LOOP、CMX649一TRANSFER,START—RFRX,RFCHIPRX, START RYrx以及RFCHIPTX等。

其中MAIN LOOP段主要负责控制整个系统的流程,该程序

段是一个循环过程。当电源启动并进行连续通信时,它将不断启

动RF的接收START RFRX或发送START RFTX模式。所以要

利用单步程序调式手段时刻跟踪发送标志ENABLE RFTX和接收

标志ENABLE RFlⅨ的值。

CMX649 T凡ⅢSFER段不断处于运行态,用于不断产生语音 数据和接收语音数据。此处的关注点是寄存器FROM649 CNTR 的值是如何变化的。

START RFRX和RFCHIPRX段分别用来设置接收使能和具体

的接收数据过程。由于同步信息的检测是在RFCHIPRX段实现的,

所以对R6、R7、R10、R11寄存器的观察必不可少。 START RFTX和RFCHIPTX段与上面是反过程,不再叙述。

西南交通大学硕士研究生学位论文第47页

5.2.2在线硬件调试

在对模拟仿真调试的多处关键点调试无误后,可进行在线硬 件调试。将MSP430_-玎AG调试头与PCB板上的J1AG接口相连 好,加上电源,启动IAR Workbench,选择MSP430单片机型号、 FET Emulation Tool调试方式及配置好其他相关选项,程序经过编 译、连接后,点Debug按钮,将程序下载到MSP430中,进行在 线调试。

调试的过程中仍然采用设置程序断点和单步调试方法,对上 节多处关键段中的特殊点进行跟踪监控。比如检测发送、接收的 使能标志的变化是否能达到双工的要求等。

需要说明的是,对那些存在于中断按键中的程序很难在模拟仿 真调试阶段进行,因为有些变量状态的改变需要首先要通过按键 后进入该中段程序后才进行的。

比如,BI丌TCIN DEBOUNCE段主要用来设置群呼功能,按

下P2.7键后,通过对Z砥7AⅫ叭,ANl变量的赋值使得在

CMX649 TRANSFER内始终开启发送标志,来达到群呼功能。实 际在线硬件调试时,可按下P2.7键去观察ZHUANHUANl变量的 值是否已改变。

经反复修改、测试,系统软件各个程序段实现了协调工作,达 到了设计要求。

5.3系统的实现

经过硬、软件调试后,就可以进行实际测试了。程序下载完后, 取下电路板,按下RESET按键后,电源指示灯开启。开始时系统 处于接收状态。

对系统的单呼功能进行测试时,射频链路指示灯会不断闪烁, 这说明射频部分工作正常,然后分别在两块通信器插上耳机,感 受全双工过程的舒适度。最初,感觉到有语音的停顿,后来将发 送时延修改后,两个通信器的语音交互过程就犹如手机通话过程, 很好的实现了TDD过程。

对系统群功能进行测试时,至少需要三块通信器。首先将相同 的程序分别下载到三块通信器后,然后按下其中任一个通信器的 P2.7键,则此通信器就进入了发送状态,而其他两个未按键的通 信器则处于接收状态。经测试,两个未按键的通信器能完整的听

到主叫通信器发出的声音。

西南交通大学硕士研究生学位论文第48页

第6章集群通信终端短信业务功能扩展

本文第一章在介绍集群通信系统时已指出,数字集群移动通 信系统依靠单一网络,可在一郝终端上提供专业的单呼、群呼、 普通话音业务、短消息、分组数据以及智能网业务等。本终端系 统是以集群通信系统终端和无绳电话系统作为参考模型的,目前 只实现了语音部分的单呼、群呼功能,但在现有集群通信终端所 具备的短消息数据业务功能的基础上做了改进,增加了短信自动 回复功能,为将来在本系统上实现该功能进行了前期研究。 集群通信系统终端所拥有的短消息数据功能犹如目前我们广 泛使用的手机短信业务。短信业务由于具有快捷方便及良好的交 互性等特点,仍在快速发展,业内人士甚至把它喻为是继报纸、 广播、电视及互联网之后的“第五媒体’’。短信算是人们如今应 用最广的一项功能,它极大方便了人们的生活。但是我们都有这 样的体会,如果我们有事在身或是不方便回复短信该怎么办?能 不能像电话的答录机那样,打电话的时候如果主人不在家电话接 通后会听到“您好,我不在家,请在听到’毕’的一声后留言刀 呢?为了解决这一问题,在J2舾Ⅲ,的技术下,参照MvC

(Model/View/Controller)模式,使用J2皿高级界面API、多线 程哪。等技术实现了短信自动回复功能嘲,以下分项讨论。

6.1短信自动回复功能设计

短信的自定义回复功能是在短信接收功能上进行完善的,主 要有如下的功能:

设定自定义短信:即设置自动回复短信的内容,当手机收到 新短信的时候会将此内容回复给对方。通常是用户繁复或者不方 便使用手机的时候,自定义的内容用于告诉对方该用户的状态信 息,减少发送方的等待时间。

识别接收短信号码:即当收到新短信的时候,自动获取发送 方的地址(号码)并进行识别,判断该号码的短信是否需要回复。 由于1860发送的余额不足通知,12580发的活动广告,这些系统 信息是由信息台发送的,其特点是位数比普通用户的少。本系统 设置的是对五位数以下的号码不予回复。

自动发送自定义短信:即在进行发送方的号码进行识别后, 将自定义的短信内容发送给对方,告知用户的状态。 西南交通大学硕士研究生学位论文第49页

6。2短信自动回复流程图设计

根据功能的需要,运行此程序后,首先是输入需要自动回复

短信的内容。设置完毕后按下“OK’’键便进入监听状态。此时, 界面上会显示“收到0条短信刀。当有新短信到来,首先是短信计 数加一,接着判断发送方的地址,如果需要回复就把预设的短信


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