基于CC2500的语音对讲系统设计方案

基于CC2500的语音对讲系统设计方案1无线对讲系统概况公众无线移动通信和专网移动无线通信同属于移动通信的畴，是移动通信的两大应用领域。

公众移动通信发展迅速，已进入市场炒得火热的3G，其特点是横向、跨行业、面向全社会。

专网移动通信则以某些特定领域的应用或垂直的行业应用为主，其所具有的强大的调度指挥功能、灵活多变的组网功能、独有的用户优先级、一键呼叫业务、高性、高可靠性、为各行业量身定做的行业应用功能、以及只需一次投入不用定期交纳服务费等都是公众移动通信系统所无法替代的。

专网无线通信系统主要包括三大类系统：集群通信系统、无中心通信系统和对讲机。

通过下面的介绍我们会发现对无线对讲系统的研究和发展是有一定的现实意义的。

2.1.1集群移动通信系统集群移动通信系统又叫专用业务调度系统，是专用无线电调度系统的一种高级发展阶段。

目前，集群移动通信基本已经从模拟时过度到了数字时代。

可以说是专网移动通信三大系统中最早实现数字化的系统。

数字集群通信系统相对于模拟集群通信系统，主要有高频谱利用率、高性、更好的话音质量、支持多种业务、网络管理和控制更加有效和灵活等特点。

我国数字集群移动通信系统体制包括来自国外的TETRA、iDEN系统及国的GoTa、GT800系统，由于TETRA系统的开放性较好，技术也较为成熟，参与厂商也比较多，所以在国发展较好，而其它3种系统并未得到较好的应用。

集群系统虽然功能强大，但总的来说建网费用还是较高，这也是对讲机和无中心移动通信系统得以发展的原因之一。

2.1.2对讲机专业对讲机通信作为专网移动通信的重要组成部分，以其更简单灵活的组网方式、更少的投入、更优的性价比在许多特殊的行业与应用领域发挥着其它通信系统无法替代的作用。

传统的模拟对讲机设备在追求生产效率以及经济效益的今天，在公共安全、应急调度、物资流通、货运、交通、建筑施工、物业管理、餐饮服务等各个领域都扮演着重要的角色。

但是传统的模拟对讲机设备频谱利用率低，易受干扰，性差，业务单一等一些不可避免的缺陷已经逐渐地体现出来。

因此，推动传统的模拟通信设备向数字化发展将是解决这些缺陷的非常有效的办法。

目前，对讲机的数字化已受到全球高度重视。

数字对讲机设备的技术研究和标准化工作在欧美等发达国家已开始推进。

我国信息产业部无线电管理局在2007年9月13同发布了《数字对讲机系统设备无线射频技术指标要求》(试行)和2009年12月12日发布的《150MHz、400MHz 频段数字对讲机设备无线技术指标》的通知，为我国数字对讲机的发展提供了频率保证和射频技术基本指标要求，也使得国通信制造商的研发有章可循，从而促进了国数字对讲机设备的研发。

2.1.3无中心移动通信系统无中心移动通信系统是指没有作转发用基站的移动通信系统，900MHz无中心选址系统在我国经历了10多年的使用，于1995年发布了两个国家标准：《无中心多信道选址移动通信系统体制》和《无中心多信道移动通信设备总规》。

无中心移动通信系统有其自身的优点，比如费用低廉，多信道公用，无需申请指配频点等。

目前，无中心移动通信系统和对讲机一样是只能进行通话的模拟系统，也正在经历模拟转数字的过程，就目前而言，国还没有成熟的数字无中心通信系统投入市场。

中国是移动通信最大的市场，这是由我国是世界第一人口大国和我国经济的迅速发展决定的。

但是相对于发展同趋成熟的公网移动通信，专网移动通信可以说是刚刚起步。

由上面的介绍我们可以看出，专网移动通信的三大类系统在我国的发展都不是很理想。

可是随着我国经济的发展，公共安全对专网移动通信的需求却日渐增长。

近些年南方雪灾、汶川地震、地震的发生让我们深刻体会到了对讲机在应对突发事件的巨大作用。

可以预见，在我国经济迅猛发展的今天，数字对讲机必将在囤计民生和公共安全领域发挥越来越重要的作用，有着巨大的发展前景。

现在中国的专网移动通信正在经历模转数的过程，对讲机、无中心系统的数字化是移动通信领域罩最后一块由模拟转数字的市场。

新型的专网数字移动通信系统也随着对讲机的数字化应运而生，未来将成为专网系统的主力军。

为避免再出现公网数字化和集群数字化过程中核心技术受制于国外的情形，迫切需要我国的研发人员能真正掌握该领域的核心技术，所以对数字对讲机的研究意义重大。

2.2射频芯片CC2500简介射频模块采用Chipcon公司生产的CC2500芯片，它是一款超低功耗、低成本的无线收发模块，其载频围在2。

400GHz～2。

483GHz的ISM频段由一个完全集成的频率调制器一个解调器的接收器一个功率放大器一个晶体振荡器和一个调节其组成。

工作特点是自动产生前导码和CRC可以很容易通过SPI接口进行编程配置，电流消耗低。

空闲信道评估CCA（Clear Channel Assessment）功能是指当CC2500处于RX状态时，可以检测自身所处信道的电磁场的强弱以判断该信道是否空闲。

本设计中利用该功能来避免多个标签同时响应阅读器查询时发生的碰撞。

当一个标签收到阅读器的查询时，让它先进行CCA检测，若检测到该信道忙，表明已经有其他标签响应了，自身不再响应，等待下一次查询命令到来，否则正常响应。

图 2-1 CC2500简化框图CC2500简化框图如图2-1所示，RF收发器集成了一个数据传输率可达500kbps 的高度可配置的调制解调器。

通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。

CC2500 为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。

CC2500 的主要操作参数和 64 位传输/接收FIFO （先进先出堆栈）可通过 SPI 接口控制。

在一个典型系统里，CC2550 和一个微控制器及若干被动元件一起使用。

CC2500 基于0.18 微米 CMOS 晶体的Chipcon的 SmartRF 04 系列。

CC2500主要特性：体积小（QLP 4×4mm封装，20 脚）；真正的单片 2.4GHz RF（射频）收发器高灵敏度（10kbps 下-98dBm，1％数据包误差率）；可编程控制的数据传输率，可达500kbps ；较低的电流消耗（RX中 15.6mA）；可编程控制的输出功率，可达+1dBm ；优秀的接收器选择性和模块化性能；极少的外部元件：芯片频率合成器，不需要外部滤波器或 RF转换；可编程控制的基带调制解调器；理想的多路操作特性；可控的数据包处理硬件；快速频率变动合成器带来的合适的频率跳跃系统；可选的带交错的前向误差校正；单独的 64 字节 RX和 TX数据FIFO；高效的 SPI 接口：所有的寄存器能用一个“突发”转换器控制数字 RSSI 输出；与遵照 EN 300328，EN 300440 class 2 (欧洲)，CFR47 Part 15 (美国), 和ARIB STD-T66(日本)标准的系统相配；自动低功率RX拉电路的电磁波激活功能；许多强大的数字特征，使得使用廉价的微控制器就能得到高性能的 RF系统；集成模拟温度传感器；自由引导的“绿色”数据包；对数据包导向系统的灵活支持：对同步词汇插入的芯片侦测，地址检查，灵活的数据包长度及自动 CRC 处理；可编程信道滤波带宽；OOK和灵活的 ASK整型支持；2-FSK 和 MSK支持；自动频率补偿可用来调整频率合成器到接收中间频率；对数据的可选自动白化处理；对现存通信协议的向后兼容的异步透明接收/传输模式的支持；可编程的载波感应指示器；可编程前导质量指示器及在随机噪声下改进的针对同步词汇侦测的保护；支持传输前自动清理信道访问（CCA），即载波侦听系统；支持每个数据包连接质量指示。

2.3单片机概述2单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。

单片机由芯片仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

STC单片机：STC公司的单片机主要是基于8051核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快8~12倍，带ADC，4路PWM，双串口，有全球唯一ID号，加密性好，抗干扰强。

PIC单片机：是MICROCHIP公司的产品，其突出的特点是体积小，功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高，有较强的模拟接口，代码性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片。

EMC单片机：是义隆公司的产品，有很大一部分与PIC 8位单片机兼容，且相兼容产品的资源相对比PIC的多，价格便宜，有很多系列可选，但抗干扰较差。

ATMEL单片机(51单片机)：ATMEL公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列，AT89系列是8位Flash单片机，与8051系列单片机相兼容，静态时钟模式；AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、载在线可编程Flash的单片机，也叫AVR单片机。

PHLIPIS 51PLC系列单片机(51单片机)：PHILIPS公司的单片机是基于80C51核的单片机，嵌入了掉电检测、模拟以及片RC振荡器等功能，这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。

HOLTEK单片机：盛扬半导体的单片机，价格便宜，种类较多，但抗干扰较差，适用于消费类产品。

TI公司单片机(51单片机)：仪器提供了TMS370和MSP430两大系列通用单片机。

TMS370系列单片机是8位CMOS单片机，具有多种存储模式、多种外围接口模式，适用于复杂的实时控制场合；MSP430系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的16位低功耗单片机，特别适用于要求功耗低的场合松翰单片机（SONIX）：是松翰公司的单片，大多为8位机，有一部分与PIC 8位单片机兼容，价格便宜，系统时钟分频可选项较多，有PMWAD振部杂讯滤波。

缺点RAM空间过小，抗干扰较好。

2.4研究的意义由于语音对讲系统越来越广泛的就用于公安、民航、运输、铁路、水利、服务、建筑等行业。

用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率和提高处理实发事件的快速反应能力，随着对讲机进入民用市场，人们外出购物、旅游也开始越多的使用对讲机。

短距离语音对讲系统的种类也越来越多种，本着物尽其用的原则，在一些场合对于短距离语音通信要求不是很高的情况下，没有必要去买价格比较贵的对讲机。

所以本课题可以很好的解决短距离语音通信，基于CC2500的语音对讲系统成本低，功耗低可以节省资源浪费。

2.5本设计方案思路基于CC2500的功能比较强大，其各方面的优点可以用来传输比较大的PCM编码，用单片机控制其发送音频信号能达到8KHZ的音质，故而想到用其做一个简易的语音对讲系统，基于这里研究的主要为CC2500，所以语音对讲系统的语音输入PCM编码调制省略为用单片机读取存于FLASH里的PCM编码来替代。