ＳＰＣＥ０６１Ａ在无线语音传输系统中的应用

王应时　王晓飞

摘 要：本文主要介绍利用SPCE061A 单片机的语音功能，借助于nRF2401A 无线收发芯片，实现简易的双向无线语音传输的功能。

关键词：SPCE061A nRF2401 无线传输

1.引言

SPCE061A 是凌阳科技的一款16 位微控制器，内嵌32K 的闪存（FLASH）。SPCE061A 为语音产品而集成了ADC、DAC、AGC 等，还具有n 项内积运算指令，较高的处理速度使unSP 能够非常容易快速地处理复杂的数字信号，是语音应用领域的一种最经济选择。

SPCE061A 精简开发板（以下简称61 板）配有在线调试功能；结合集成开发环境不需外界任何仿真、调试器即可以完成在线编程、仿真、调试功能。本方案直接使用了61 板，利用SPCE061A 的语音处理功能，借助于nRF2401A 无线收发芯片，实现简易的双向无线语音传输功能。

2.模块特性简介

本系统采用SPCE061A 单片机作为主控制器，通过无线收发模块收发数据，实现语音的采集——传输——播放，下面介绍将会用到的主要器件：

（1） SPCE061A 简介

SPCE061A 是一款十六位单片机，使用它可以非常方便实现复杂的数据处理，包括基本的加减运算和复杂的乘积运算处理，该芯片拥有8 路10 位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，另外7 路可作为普通的AD 转换通道。另外凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准C 语言，可以实现C 语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件。

SPCE061A 片内还集成了一个ICE（在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而ICE 接口不占用芯片上的硬件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境（μnSP IDE）用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载（烧写）也是通过该接口进行下载。

* 内置2K 字SRAM

* 内置32K 字FLASH

* 可编程音频处理

* 晶体振荡器

* 系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电仅为2uA/3.6V

* 2 个16 位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）

* 2 个10 位DAC（数/模转换）输出通道

* 32 位通用可编程输入/输出通道

* 14 个中断源可来自定时器A/B、时基、2 个外部时钟源输入和键唤醒

* 具备触键唤醒的功能

* 使用凌阳音频编码SACM_S480 可以播放压缩的语音资源

* 锁相环PLL 振荡器提供系统时钟信号

* 32768Hz 实时时钟

* 7 通道10 位电压模/数转换器（ADC）和单通道声音模/数转换器

* 声音模/数转换器输入通道内置麦克风放大器，并具有自动增益控制（AGC）功能

* 具备串行设备接口

* 具备低电压复位功能和低电压检测功能

* 内置在线仿真电路接口

* 具有WatchDog 功能

（2） nRF2401A 无线收发芯片简介

nRF2401A 是Nordic 公司生产的无线收发芯片。该芯片需要极少的外围器件，即可实现高速的无线数据收发。

nRF2401A芯片特性如下：

* 单芯片无线收发

* GFSK 调制模式

* 收发载波频率：2.4GHz~2.5GHz

* 数据传输率：0~1Mbps

* 极少外围器件

* 125 阶可调收发频率（梯度1MHz）

* 地址比较和CRC 校验

* DuoCeiver?技术，支持双通道接收

* ShockBurst?技术，低功耗，缓解CPU 发送压力

* 宽电压范围：1.9V~3.6V

* 超低功耗：发送 10.5mA@-5dBm；接收 18mA

3.系统总体方案介绍

整个系统的结构如图1所示，系统由两套61 板和nRF2401 无线模块构成，为便于描述，命名为A套和B 套。两套的硬件结构和软件设计是完全一致的。

硬件部分，采用SPCE061A 自带的ADC，通过其MIC 通道将语音转换为数字量；按照一定的格式编码后通过nRF 无线模块将编码数据发送出去；另一端通过无线模块接收到来自发射端的编码数据，并对之进行解码，解码后的数据通过SPCE061A 自带的DAC 输出，实现声音的还原。

软件部分：为了便于分析，将系统分为3 种工作状态：等待状态、录音状态、放音状态。程序运行后，A 套和B 套均处于等待状态，在等待状态下可以通过按键进入录音状态；进入录音状态后进行录音并将压缩后的数据发送；另一端在接收到数据后进入放音状态，接收数据并进行解码。通过改变按键的状态可退出录音状态，停止录音和数据发送；另一端在一定时间内接收不到数据即退出放音状态。

4.结语

基于SPCE061A 无线语音传输系统，借助nRF2401A 芯片的稳定传输性能，更好的发挥了SPCE061A单片机的语音特色。是SPCE061A 在无线语音传输方面的典型应用作品。

本方案具有一定的扩展性，可以适当修改实现以下功能：广播式语音传输，通过一个主机呼叫，多个从机接收，并能够接收来自不同从机的应答信号；将通信过程中的声音存储起来并实现回放等。◆

参考文献：

[1] 罗亚非.凌阳16 位单片机应用基础.[M].北京：北京航空航天大学出版社

[2] nRF2401A Product Specification.pdf ww.nvlsi.no

作者单位：

王应时，内蒙古财经学院；

王晓飞，内蒙古通辽市奈曼旗人民银行。