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AN-CM-299 SPI Digital ISDN电话手机

内容
1术语和定义
2引用
3介绍
4 SPI数字电话手柄电路
5 GreenPAK设计示意图
5.1 GreenPak设计＃1 - SPI ADC
5.2 GreenPak设计＃2 - SPI DAC
6 GreenPak设计引脚
7测试结果
8结论和结果讨论
附录A RC滤波器计算

术语和定义

ADC模数转换器
DAC.数模转换器
我知道了集成电路
isdn.综合服务数字网络
MCU.微控制器单元
PWM.脉冲宽度调制
spi.串行外围接口

参考文献

有关文件及软件，请浏览:

https://www.dialog-seminile.com/configurable-mixed-signal.。

下载我们的免费GreenPAK™设计软件[1]打开。gp文件[2]并查看提出的电路设计。使用GreenPAK开发工具[3]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。yabo国际娱乐对话框半导体提供完整的应用程序库注意[4]，其中包含了设计示例以及对话框IC中的功能和块的说明。

  1. GreenPAK设计软件，《软件下载及用户指南》，Dialog Semiconductoryabo国际娱乐
  2. AN-CM-299 SPI数字ISDN电话手机那GreenPAK设计文件，Dialog半导yabo国际娱乐体
  3. GreenPak开发工具，GreenPAK开发工具网页，对话半导体yabo国际娱乐
  4. GreenPak应用笔记，GreenPAK应用笔记网页，对话框半导体yabo国际娱乐
  5. SLG46140V.，数据表，对话框半导体yabo国际娱乐
  6. SPI电话手机概述， YouTube

作者：Dragan Simeonov

介绍

手机是陆地电话的一部分，其中包含一个扬声器，用于接收音频，麦克风以传输音频，以及与基站接口的电路。它也可以是耳机的形式。

综合业务数字网(ISDN)是一套通信标准，用于在公共交换电话网的传统电路上同时进行语音、视频、数据和其他网络业务的数字传输。承载信道(B)是一个标准的64kbit /s语音信道，以8khz采样8位。

本应用说明将介绍一个使用两个SLG46140V的SPI数字ISDN电话听筒的设计GreenPAK集成电路。所设计的电话听筒包含一个扬声器和一个麦克风，可以通过SPI总线以64kbit /s(8位音频以8khz采样率采样)发送和接收音频到基本单元。

以下部分将显示：

  • SPI数字电话手机电路;
  • SLG46140V.GreenPAK电话手机详细设计;
  • 如何在SPI上驾驶手机。
图1:电话听筒

SPI数字电话手机电路

图2显示手机电路。电容式麦克风连接在GND和一个10k上拉电阻到5v之间。这就会使麦克风电容充满与电容成比例的电荷。声音振动使电容波动，从而导致麦克风正端脚上的电压波动。声音调制电压得到交流耦合，并通过1 uF电容传输到左SLG46140V PIN6上的PGA(+)输入GreenPAK设备。连接到PIN6的两个10K电阻是将1200 MV VREF上的弱电压分频器分成PIN3至600 MV，以将输入中心置于PGA / ADC范围（0〜1200mV）的中间。PIN7是PGA（ - ）输入，距离600 mV以600 mV为中心，两个10 K电阻分开VREF。这样，我们可以使用零点，我们可以使用差分PGA放大（16x）来放大600 mV零点周围的麦克风信号。在没有差分PGA模式的情况下，16倍放大将导致600 MV偏移量放大，使PGA饱和至最大值并失去麦克风信号。

图2：手机电路

麦克风信号被放大、数字化，并通过SPI总线传输到基单元。

从基本单元，我们通过SPI总线接收另一方的数字语音信号，并在右侧SLG46140V内部GreenPAK器件，它被转换为PWM信号(0/5 V, 106 kHz)适合于n-MOS驱动器的扬声器。n-MOS驱动器通过PWM语音信号调制扬声器上的+ 5v电压，使扬声器产生可听见的声音，使对方听到。声音是RC过滤提高清晰度。

图3.示出了一种简单的方法，用于产生与给定信号对应的PWM脉冲系数是通过使用相交的PWM方法：将信号（这里是红色正弦波）与锯齿波形（蓝色）进行比较。当后者小于前者时，PWM信号（底部）处于高状态（1）。否则它处于低状态（0）。我们以数字方式进行全部，用锯齿为一个计数器，以及用于信号的更新SPI语音值。

图3：相交的PWM信号产生

GreenPak设计原理图

GreenPak设计＃1 - SPI ADC的原理图显示在图4.。

GreenPAK设计#2 - SPI DAC的原理图如图所示图5.。

图4：GreenPak设计的顶视图示意图＃1 - SPI ADC
P94 # yIS1
图5:GreenPAK设计方案#2 - SPI DAC的俯视图

GreenPak设计＃1 - SPI ADC

模拟麦克风信号在PGA (x16)中差分放大，然后送入ADC进行数字化。数字化信号通过MISO线(PIN12)传输，而SPI主机提供SCLK (PIN11)和通过nCSB (PIN13)每16位的采样帧。采样碰巧占用[15:0]中的[9:2]位，并且是UNSIGNED WITH OFFSET (0x0000~0x03FC)，这可以从逻辑分析仪的ADC值饱和到最大值-的屏幕截图中看到图6.。

图6：系统图

下面的C源代码片段显示了如何读取SPI数据的单词，并将样本转换为从偏移（0x0000〜0x03fc）从符号值（0xfe00〜0x01fc）转换为unsigned。

GreenPak设计＃2 - SPI DAC

数字化信号通过MOSI线(PIN12)传输，而SPI主机提供SCLK (PIN11)和通过nCSB (PIN13)每16位的采样帧。因为我们只读取8位[15:8]，所以可以在每一帧nCSB传输两次样本。下面的C源代码片段展示了如何编写一个字的SPI数据。

然后在DCMP0/PWM0内部将数字化音频样本与CNT2计数(0 ~ 255)的数字“锯齿信号”进行比较，溢出周期为9.3945 uS(或106 kHz)。这导致PWM信号到PIN3适合驱动一个小扬声器通过n-MOS驱动器。

GreenPAK设计引出线

本设计由两部分组成GreenPAKSLG46140V IC。＃1 - ADC引脚放入表1和图7.。＃2 - DAC引脚放电显示在表2和图8.。

表1：设计引脚＃1 - ADC
p178＃yis1
图7:引脚配置- STQFN14L
表2：设计引脚＃2 - DAC
p226＃yis1
图8：引脚配置 - STQFN14L

检测结果

麦克风信号以8位分辨率和8kHz采样频率采样，输出64kbit /s的未压缩数字音频信号。使用Atmel AT90USB1286 USB devkit和LUFAlib (avr的轻量级USB框架)，我们编译了一个音频输入设备，将信号输入GNUradio软件进行傅里叶分析。图9.显示麦克风信号对均匀白噪声的频率响应。这将是麦克风系统传递函数的一个很好的近似。由于它有一个宽的均匀增益区域，这是它将可听到的声音转移到基单元能力的一个更定量的证据。

p230＃yis1
图9:对均匀白噪声的麦克风频率响应

扬声器系统也被测试了。通过ATMEL AT90USB1286 USB Devkit和Lufalib（AVRS的轻量级USB框架），我们已编译了一个频声输出设备以将数字信号从PC馈送到我们的GreenPAKDAC驱动N-MOS驱动器，随后扬声器。音频质量具有可区分的语音/语音，适合电话的手机。

结论和结果探讨

提供了SPI Digital ISDN电话手机的设计。通过两者GreenPAK在SLG46140V的设计上，我们成功地实现了一种轻量化、低成本的解决方案。该设计成功地对麦克风/扬声器音频信号进行编码/解码，其分辨率为8位，采样率为8 kHz，产生的未压缩音频为64 kbit/s，适用于在ISDN网络上进行电话质量的语音通话。我们在设计中使用了两个IC，因为ADC/SPI和SPI/DAC组件不能同时在一个IC中使用。因此，在单个设备中，我们必须选择SPI P2S (Parallel 2 Serial)和SPI S2P (Serial 2 Parallel)模式，第一种情况下使用SPI MISO引脚，第二种情况下使用SPI MOSI引脚。这应该不是问题，因为GreenPAK即使每种设计成对使用或更多使用，IC也紧凑且仍然具有成本效益。

附录A RC滤波器计算

1.由于扬声器是32欧姆，我们将具有相同的幅度R顺序来最大化功率。

2.我们想要一个接近4千赫的截止频率。(8 kHz / 2)

让R为〜47欧姆......

4.这意味着C应该是1 / 4 kHz / 2 / Pi / 47欧姆= ~ 1 uF…

5 .……截止频率为1 / 2 / Pi / R / C = ~ 3.4 kHz

P243 # yIS1