基于DMR通信協(xié)議與數(shù)字對(duì)講機(jī)基帶模塊設(shè)計(jì)

引 言

　　隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)、DSP、ARM等處理器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信行業(yè)，尤其是在無(wú)線通信領(lǐng)域更是有其不可替代的作用。本設(shè)計(jì)中所用的核心器件MSP430FG4619是TI公司推出的MCU，TMS320VC5510(簡(jiǎn)稱“VC5510”)是TI公司的5000系列DSP，而語(yǔ)音編解碼芯片AMBE一2000也是以DSP為內(nèi)核的。

　　無(wú)線對(duì)講機(jī)由于具有即時(shí)通信、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、成本低廉、使用方便以及無(wú)需通信費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)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(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況，對(duì)講機(jī)更加顯示出它的不可取代的地位。如今，模擬對(duì)講機(jī)仍然占據(jù)絕大部分的市場(chǎng)，但是由于數(shù)字通信可以提供更豐富的業(yè)務(wù)種類，更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量、保密特性和連接性，以及更高的頻譜效率，因此數(shù)字對(duì)講機(jī)的研究、生產(chǎn)和使用是與時(shí)俱進(jìn)的，符合信息化、數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢(shì)。DMR(Digital Mobile Radi0，數(shù)字移動(dòng)無(wú)線電)協(xié)議是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)于2004年所提出的一種新型的數(shù)字集群通信協(xié)議，具有很好的發(fā)展前途。

　　1 DMR通信協(xié)議的簡(jiǎn)要介紹

　　DMR協(xié)議使用一種雙時(shí)隙TMDA接入的方式，每個(gè)突發(fā)2個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙30 ms。其中每個(gè)時(shí)隙都有1．5 ms的保護(hù)時(shí)間。DMR協(xié)議結(jié)構(gòu)遵守一種普通的分層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)適用于描述參考資料和說明分層的通信結(jié)構(gòu)。DMR標(biāo)準(zhǔn)定義了一種模型草案，把模型分成3層，如圖1所示。

　　2 整體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)工作原理

　　整個(gè)基帶系統(tǒng)的核心器件為信號(hào)處理器件和控制器件。其中，信號(hào)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(jī)。

　　DSP的主要功能自然是數(shù)字信號(hào)的處理，本設(shè)計(jì)中VC5510實(shí)現(xiàn)信令編解碼、語(yǔ)音數(shù)據(jù)的收發(fā)(與AMBE一2000)的通信、幀同步、4FSK調(diào)制解調(diào)等功能。

　　MCU是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，人機(jī)接口(鍵盤、顯示)與MCU直接相連。MSP430FG4619實(shí)現(xiàn)與射頻模塊的通信(包括基帶信號(hào)發(fā)送接收、射頻頻點(diǎn)控制、信道檢測(cè)等)，DMR協(xié)議的高層控制(信令)，人機(jī)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(jī)口，具有豐富的片內(nèi)外圍資源，有豐富的定時(shí)器、各類串口、顯示驅(qū)動(dòng)、AD／DA等功能，通用端口也可對(duì)位進(jìn)行操作。

　　語(yǔ)音編解碼器件為AMBE一2000，內(nèi)核其實(shí)也是DSP。它是一種采用MBE(AMBE)算法的高性能多速率語(yǔ)音編解碼芯片，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字語(yǔ)音數(shù)據(jù)的編碼及解碼，其編解碼速率可以硬件、軟件控制，根據(jù)DMR協(xié)議的需要以及AMBE一2000的特點(diǎn)，編解碼速率選擇為3．6kbps。與AMBE一2000相連的AD／DA轉(zhuǎn)換器選擇為AD73311，其兼容性非常好，廣泛用于完成語(yǔ)音信號(hào)的模擬／數(shù)字互相轉(zhuǎn)換。MSP430FG4619FG4619自帶的AD／DA與射頻接口相連，完成最終基帶信號(hào)的數(shù)字／模擬相互轉(zhuǎn)換。

　　信令與語(yǔ)音的通信機(jī)理是不一樣的：信令發(fā)送端由人機(jī)接口發(fā)起，通過MCU組幀，送往DSP編碼，再交由MCU進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換，經(jīng)射頻模塊發(fā)送出去；接收端的信號(hào)經(jīng)過MCU的A／D轉(zhuǎn)換后送往DSP進(jìn)行解碼，解碼成幀后送往MCU進(jìn)行處理。而語(yǔ)音的編解碼完全由AMBE一2000來(lái)實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過DSP中轉(zhuǎn)，由MCU進(jìn)行發(fā)送或接收。