基于can总线煤矿多点语音通信系统

《基于can总线煤矿多点语音通信系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于CAN总线煤矿多点语音通信系统摘要针对煤矿现有的模拟广播系统存在抗干扰能力弱、传输距离短等不足，进行了基于CAN总线的数字语音通信系统的设计。给出语音通信系统的总体构成，并对节点各模块进行详细设计。核心部分采用内置CAN控制器PIC18F458单片机作为控制器，与独立的CAN收发器CTM8251构成CAN收发模块；采用低传输速率和高通话质量的AMBE-1000芯片作为语音编码器。测试表明，节点间可以实现高语音质量的可靠、实时通信。关键词CAN总线语音通信煤矿广播中图分类号：TN91文献标识码：A

2、1总体结构该系统由上位机PC、网关节点、语音节点、通信电缆、终端等构成，采用总线型网络、多主访问机制。地面可以通过上位机PC对网关节点进行操作，实现对井下各个语音节点的任意呼叫（即点播方式）、各个组的语音节点的呼叫（即组播方式）或全部呼叫（即广播方式）功能；井下各个语音节点也可以呼叫网关节点，网关节点将该语音节点的ID上传给上位机PC；并且井下各个语音节点可与其它同组的语音节点进行组内通话通信。2硬件电路设计语音数据通过麦克风输入，经过MAX9814进行放大，然后送到数模转换模块进行A/D转换，再通

3、过语音处理模块将数据压缩打包传送给微处理器，微处理器通过CAN收发器将数据传到总线上；总线上的信息通过收发器传送给微处理器，通过微处理器传至语音处理模块，对其解压缩，送到模数转换模块进行D/A转换，输出模拟信号再经过功放模块进行功率放大送到扬声器，最后由扬声器输出语音信号。2.1处理器模块处理器模块是语音通信节点的计算核心，所有的设备控制、任务调度、能量计算和功能协调、通信协议、数据整合和数据存储程序都将在这个模块的支持下完成，所以处理器的选择在语音通信节点设计中是至关重要的。2.2CAN收发器模块

4、在实际应用中，PIC18F458需要接一个CAN收发器，以提高总线驱动能力。CTM8251是一款带隔离的通用CAN收发器芯片，该芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件，这些都被集成在不到3平方厘米的芯片上。芯片的主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC2500V的隔离功能。2.3语音处理模块设计2.3.1AMBE-1000的主要特点在语音处理中，编码芯片是核心部分，本设计采用的是AMBE编码。AMBE-1000是美国DVSI公司研制、Lucent公司生产

5、的一款成熟的双工声码器芯片，用来实现双工的语音压缩/解压缩功能，能实现低传输速率下高质量的通话。2.3.2AMBE-1000与处理器模块接口电路串行模式下AMBE-1000通过CHS_DI和CHS_DO输入、输出16位的数据字。声码器AMBE-1000工作在被动模式，与控制器之间采用串行方式传送数据。AMBE-1000中语音编码率和前向纠错编码率的选择可以是独立的。这些码率可以通过命令帧的方法配置，也可以通过硬件管脚BPS_SEL[3-0]（pin3,4,5,6）来配置。本设计中设定AMBE-100

6、0的语音编码率为2.4Kbps，故管脚BPS_SEL[3-0]均通过电阻接地。2.3.3语音A/D、D/A模块设计对于一个高质量的语音通信系统，A/D-D/A芯片的选择至关重要。在选择A/D-D/A芯片时，需要考虑这些芯片的信噪比和滤波性能。一般应优先考虑那些16位线性A/D-D/A芯片，以获得较高的语音质量。对于任何一种与之相连接的A/D-D/A芯片，AMBE-1000都采用8艮Hz语音数据采样率。这些8kHz数据通过串行接口输入（或者输出）到AMBE-1000,可以通过软件（发送命令帧）或者硬件

7、方式，进行A/D-D/A接口的选择和配置。2.3.4语音采集模块设计本模块的作用是将麦克风微弱语音信号放大给A/D转换器。本系统采用了具有自动增益控制(AGC)功能的MIC放大芯片MAX9814,该芯片是Maxim推出的低成本、高品质麦克风放大器，器件具有低噪声前端放大器、可变增益放大器(VGA)、输出放大器、麦克风偏置电压发生器和AGC控制电路。麦克风语音信号通过管脚8CMICIN)输入MAX9814芯片,进行语音信号放大，之后从管脚6(MICOUT)输出，输出的信号送到模数转换模块即CSP102

8、7进行A/D转换。2.3.5功放模块设计由于井下语音节点使用环境比较嘈杂，因此需要配备功放来驱动井下的喇叭，本系统采用的功放芯片为Maxim的MAX9736,可以工作在8V至28V,并具有高PSRR,无需稳压电源。MAX9736采用12V供电时效率可达88%。语音数据经过解码、D/A转换等恢复为模拟信号。输出的模拟信号要在经过语音模块进行功率放大送到扬声器。3软件流程设计语音节点可以与网关节点和组内其他语音节点进行通信。当与网关通话按键按下后(Button_Gate=