基于CMX638的語音通信模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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摘要：CMX638是一款專用于通信系統(tǒng)中語音編解碼芯片，講解了CMX638的基本結(jié)構(gòu)、功能，并給出了基于CMX638的語音系統(tǒng)的外圍電路設(shè)計(jì)以及與其通信控制器的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)可適用許多需要語音處理的通信場合。
關(guān)鍵詞：CMX638；基帶；聲碼器；語音通信
語音通信系統(tǒng)是通信中非常重要的一個(gè)部分。如何在有限的頻段下，傳輸更多高質(zhì)量的語音信息，是人們研究的一個(gè)重點(diǎn)課題。現(xiàn)在，對(duì)于語音處理芯片有很多，包括CMX618／638和AMBE2000等。和AMBE2000相比，CMX638雖然壓縮的語音速率的選擇沒有AMBE2000多，但是它內(nèi)部包含了語音CODEC模塊，它可以靈活選擇使用內(nèi)部的CODEC或者外部的CODEC，從而在實(shí)際的運(yùn)用中有較大的吸引力，本文以CMX638為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)語音處理模塊。
1 CMX638介紹
如圖1所示，CMX638是一款高性能的全雙工語音編解碼器，CMX638內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含3個(gè)部分，一個(gè)是語音CODEC模塊，主要完成輸入語音和輸出語音的放大、16位的PCM A／D和D／A轉(zhuǎn)換；音碼器主要是將數(shù)字語音信號(hào)壓縮成低速率的數(shù)碼語音信號(hào)，或者將數(shù)碼語音信號(hào)解壓縮成數(shù)字語音信號(hào)。CMX638通過C-BUS總線完成和其它模塊數(shù)據(jù)通信和控制。FEC開關(guān)選擇前向糾錯(cuò)編碼器和解碼器。


2 語音系統(tǒng)介紹
圖2為CMX638語音系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。在該系統(tǒng)中，采用了該芯片內(nèi)部的CODEC完成16位的PCM A／D和D／A轉(zhuǎn)化，因此不需要外部的CODEC模塊。其輸入輸出通過C-BUS接口和其他模塊進(jìn)行通信。


3 硬件設(shè)計(jì)
3．1 電源供電
由于CMX638包含了模擬電路和數(shù)字電路，其供電也要求有模擬供電AVDD、數(shù)字端口供電IOVDD及數(shù)字供電VDD，其中AVDD電壓為3．3 V，IOVDD的電壓為3．3 V，VDD的電壓為1．8 V。如圖3所示為其供電電路，采用芯片LM1117-3．3，輸入電壓為5 V，輸出．電壓為3．3 V工IOVDD使用。采用同樣的電路，只是將芯片換為LM1117-1．8，就可以實(shí)現(xiàn)1．8 V的數(shù)字電路供電。而3．3 V的模擬電路供電可采用L1、C20、C18進(jìn)行濾波，減小數(shù)字電路供電和模擬電路供電之間的干擾。同時(shí)，數(shù)字地DGND和模擬地AGND可采用0歐電阻來連接。在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)以及PCB板的制作中，為了防止電磁干擾，在盡量靠近CMX638芯片的每個(gè)電源引腳附近加一個(gè)0．1μF的電容進(jìn)行濾波。

3．2 語音電路
語音輸入電路采用LM358進(jìn)行放大，如圖4所示。

由于采用CMX638內(nèi)部CODEC，其23腳CSCEL需要連接到IOVDD上，CODEC PORT接口中的15腳SDI、17腳SCLK、18腳STRB需要連接到DGND。在此狀態(tài)下，由于CMX638內(nèi)部模擬電路自帶了輸入語音和輸出語音放大電路，因此可以直接將話筒語音采用差分方式接入CMX638的5腳(INPUTP)和6腳(INPUTN)，而將其10腳(OUTP)和11腳(OUTN)的輸出語音直接送給揚(yáng)聲器。在實(shí)際的應(yīng)用中，不能將語音輸出兩腳短路。
3．3 時(shí)鐘電路
對(duì)于CMX638，其時(shí)鐘類型必須由31腳(XTALSEL1)、32腳(XTALSEL2)、33腳(XTALSEL3)來選擇，而且，31、32、33腳不能由單片機(jī)輸出的邏輯電平來控制，而應(yīng)該直接連接到IOVDD或者DGND。若采用12 MHz時(shí)鐘中晶體，則需要將31和33腳接DGND，32腳接IOVDD，27腳(XTAL IN)和28腳(XTALOUT)分別接12 MHz的晶體。同時(shí)需要將34腳(ENABXTAL)接高電平，使時(shí)鐘電路工作。
3．4 CBUS接口
CBUS接口包括42腳(CLK)、43腳(CDATA)、44腳(RDATA)、45腳(CSN)。該接口提供CMX638的控制信息數(shù)據(jù)和傳輸?shù)臄?shù)碼數(shù)據(jù)，其操作格式如圖5所示。

從控制器寫CMX638寄存器是通過CDATA(Command Data)線寫入，第1個(gè)字節(jié)為寄存器地址，后面沒有數(shù)據(jù)，或者接一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；讀CMX 638寄存器，首先在CDATA上傳對(duì)應(yīng)的寄存器地址，然后從RDATA讀一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。而進(jìn)行數(shù)碼語音數(shù)據(jù)交換時(shí)，其數(shù)據(jù)根式和讀寫寄存器一樣，只是地址位后面有多位數(shù)據(jù)字節(jié)而已。
4 軟件設(shè)計(jì)
4．1 信號(hào)處理流程
如圖6所示是CMX主要信號(hào)處理流程，在(a)中是系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)的初始化過程，(b)是系統(tǒng)進(jìn)行編碼過程，(c)是系統(tǒng)進(jìn)行解碼過程。其中休眠狀態(tài)時(shí)，要求關(guān)閉解碼和編碼，并將芯片的34腳(ENABXTAL)設(shè)置為低電平，關(guān)閉時(shí)鐘電路。需要啟動(dòng)芯片工作時(shí)，需要將芯片的34腳
(ENABXTAL)設(shè)置為高電平，并至少等27 ms后，在進(jìn)行編碼或者解碼操作。

4．2 部分軟件代碼
CMX638的初始化如下，包含開中斷，設(shè)置工作模式，打開A／D、D／A轉(zhuǎn)換以及配置聲碼器等。
在控制器中對(duì)CMX638工作狀態(tài)處理函數(shù)如下，包含有休眠、激活、編碼、解碼等等。













5 結(jié)論
CMX638能夠運(yùn)用到很多通信的環(huán)境，而且其內(nèi)部包內(nèi)涵了16位A／D、D／A轉(zhuǎn)換，因此不需要外加單獨(dú)的codec模塊，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多種傳輸速率，全雙工數(shù)據(jù)處理。經(jīng)過實(shí)際的測試，該系統(tǒng)能夠適用于需要進(jìn)行語音處理的許多通信系統(tǒng)中。