利尔达MSP430F5438学习版资料

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近年来，无线数据传输一直是业界的热点，其应用领域也在不断的扩大。目前,无线传感器网络只能实现简单的环境数据(如温度、湿度、光强等)的采集、传输与处理,然而,随着监测环境的日趋复杂多变,由这些传统传感器网络所获取的简单数据逐渐不能满足人们对环境监测的全面需求,如果在传输简单的环境数据(如温度、湿度、光强等)的同时增加对语音的传输，将更好的满足实际的需求。
　　基本原理是把AD采样的语音信号经单片机编码后通过无线数传模块发送出去，并从数传模块接收到的数据经解码通过DA放送。在本项目中，语音编码算法是其中的关键。
$ a& N! ]" z- g　　本项目主要是完成对语音的采集、编码、无线传输、解码、放送。
' s9 j  G% x6 O& n$ Y8 y　　采集部分通过麦克风将声波信号转换成模拟电信号。然后通过运算放大器放大，得到一个ADC可以采集到的模拟信号，最后通过ADC，将模拟信号转换成数字音频信号，根据奈奎斯特采样定理，采样频率必须大于被采样信号中最大频率分量频率的两倍，才能把数字音频数据回复原始模拟语音信号。人的语音频率小于3000Hz，所以采样率应至少为6kHz，一般取8kHz。
6 x; d1 V# D9 o! K　　由于人的语音有很大的自相关性，所以直接抽样获得的数字语音信息有很大的冗余，所以通过合理的编码能够使数据量减小，但一般编码会带来信息丢失，即语音失真。语音编码一般可分为波形编码和参量编码两种，波形编码失真小、算法简单，但压缩率高，参量编码失真较大、算法复杂，但压缩率低，由于单片机处理速度有限，故本项目采用波形编码。在波形编码中，应用比较广泛的技术有脉冲编码调制(PCM)，自适应增量调制(APCM)，差分脉冲编码调制(DPCM)自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)。综合音质、算法延迟小、算法复杂程度。最终选择DPCM和ADPCM。具体选择哪种，需再进一步通过实验验证。
　　无线传输是通过无线模块将需传输的数据打包传输，CC1101是TI公司一款高性价比的单片UHF收发器，为低功耗无线电应用而设计。在本项目中，选择CC1101与MSP430F6438配合使用，通过硬件SPI接口，很好的的完成无线数据通讯，软件上CC1101与CC1100兼容，可使用CC1100的接口库。丰富的数字特性则有助于加速开发进程，降低MCU压力，即便在较高数据速率下也游刃有余。
  i1 ^% T- s1 o　　语音的输出是通过DA输出后经带通滤波器滤除不需要的部分，然后经过功率放大器放大，然后驱动耳机发出声音。MSP430F6438单片机自身不带DA，基于成本、体积等考虑，使用PWM方式产生DA输出，利用PWM-DA输出，其实就是利用16位定时器进行一个占空比不断变化的PWM波的输出。而输出模拟电压值VOUT的计算公式如下：VOUT = VCC * dutycycle(占空比)。利用Timer的输出模式产生的 PWM 波占空比的计算公式则是 ：Dutycycle = CCRx / CCR0 ，可见，Timer 模拟 PWM-DA 输出电压 VOUT是由 CCRx 与 CCR0 的比值来决定的，所以可以通过调节输出的 PWM 波的占空比来实现模拟音频信号输出。
0 B3 F+ i4 @+ O3 f: a/ ]　　根据系统需求，单片应尽量内带AD、DA，用于声音的采样和放送，含硬件SPI接口，用于和无线数传模块通讯，较高的处理速度，用于数据编解码，尽量低的功耗，以适应电池供电的环境。
4 Q  M7 ~. j  t+ s8 i9 }( h1 w　　MSP430F6438是TI微处理理家族里功能较为齐全的一款，内有266k Flash存储器、16k RAM,最高26M时钟频率，内含12位AD、硬件乘法器、DMA控制器，多个功能齐全的16位定时器，可以用来做PWM-DA使用。而且在实时时钟模式功耗仅0.6µA ，工作模式166μA/MIPS，在 6μs 之内快速从待机模式唤醒，很好的满足了本系统对功耗的要求。
& R  _& E0 \! W# E, N0 [8 r　　CC1101是TI公司一款高性价比的单片UHF收发器，为低功耗无线电应用而设计。它是CC1100器件的加强升级版，灵敏度更高，功耗更小，带宽更大。CC1101可满足多个领域中的低功耗无线应用要求，如警报与安全、自动抄表、工业监控以及家庭和楼宇自动化等。CC1101理想适用于工业、科学及医药设备(ISM)以及316、433、868及916MHz短距装置(SRD)频带。但是，该器件也可方便编程，以支持其它频率，如300-348MHz、387-467MHz及779-928MHz等。出色的频带与调制格式支持使其能与目前的RF终端设备相兼容。
　　与CC1100相比CC1101的性能得到了显著提升，CC1101的增强之处包括：增强的寄生响应能力、更出色的近载波相位噪声性能(close-in phase noise)、更高的输入饱和、改进的输出功率斜波(power ramping)以及更宽的频带范围等。CC1101针对多种应用提供了广泛的硬件支持，其中包括数据包处理、数据缓冲、突发传输、信道空闲评估、链路质量指示、无线电唤醒等。通过SPI接口就能对主要工作参数与64字节的传输/接收FIFO进行控制。
　　在本项目中，CC1101与MSP430F6438配合使用，通过硬件SPI接口，很好的的完成数据通讯，软件上CC1101与CC1100兼容，可使用CC1100的接口库。丰富的数字特性则有助于加速开发进程，降低MCU压力，即便在较高数据速率下也游刃有余。
7 p* B, z# e' [9 f4 y　　CC1101 具有一个低功耗 IF 接收机。低噪声放大器 (LNA) 将接收到的 RF信号放大，并在求积分 (I 和 Q) 过程中被降压转换至中频 (IF)。在 IF 下，I/Q信号被 ADC 数字化。自动增益控制 (AGC)、精确信道滤波和调制解调位/数据包同步均以数字方式完成。发送器部分基于 RF 频率的直接合成。频率合成器包括一个完全片上 LC VCO 和一个 90 度相位转换器，以在接收模式下向降压转换混频器生成 I 和 Q LO 信号。
　　声音是特定频率的振动信号，通过麦克风，将声音信号转换成模拟电信号，通过 TLC2760 对采集到的声音模拟电信号放大，然后将放大后的信号接入 ADC 的输入端。放音时，将DAC输出的模拟电信号，通过一阶带通滤波，再通过功放 TPA301，将声音信号输出,通过电位器可以调节音量。
3 V2 m6 P7 }' z8 {& N　　对采集到的声音模拟电信号放大使用的是TLC2760，TLC2760是一颗单通道，宽电压范围，高输入阻抗，高增益的单通道运放。TLC2760硬件资源简介，宽电压范围：0°C ~70°C时 3V ~ 16V，±40°C~86°C时4V ~ 16V ，±66°C~126°C 时 4V ~ 16V ，超低功耗：典型值96µW——26°C,VDD = 6V ，可输出负电压，高输入阻抗1012Ω(典型值)，ESD保护电路 。

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