一種Wi-Fi手機的設(shè)計與實現(xiàn)
摘 要：本文介紹一種Wi-Fi手機的設(shè)計與實現(xiàn)方案。無線語音通信系統(tǒng)主要包括輸入(ADC)、輸出(DAC)、數(shù)據(jù)通信等部分。本系統(tǒng)實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動和TCP/IP協(xié)議,音頻數(shù)據(jù)通過濾波,A/D轉(zhuǎn)換后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去;同理,網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)通過D/A轉(zhuǎn)換后經(jīng)低通濾波送到揚聲器。
關(guān)鍵詞：Wi-Fi;語音通信;TCP/IP協(xié)議
引言
盡管WLAN手機價格相對昂貴,語音通信質(zhì)量也不高,同時還缺乏漫游功能,但是由于WLAN通信具有更低的成本、更靈活的通信方式等優(yōu)點,它正吸引著越來越多的商業(yè)用戶。
WLAN手機(Wi-Fi手機)的特點是采用數(shù)字傳輸方式、全雙工通信、抗干擾性好、安全性高;可以對某個IP進行呼叫;能夠與局域網(wǎng)無縫連接,實現(xiàn)廣播、組播等功能。Wi-Fi手機能實現(xiàn)一般通信系統(tǒng)無法實現(xiàn)的許多功能,未來一定會有廣闊的應(yīng)用前景。
本課題設(shè)計并實現(xiàn)了一個Wi-Fi手機——基于802.11b的數(shù)字語音通信終端。
工作原理
圖1為Wi-Fi手機系統(tǒng)工作原理圖。從圖中可以看出,系統(tǒng)包括輸入部分、輸出部分和通信等模塊。
輸入部分
輸入部分由2級組成：
1. 第一級提供麥克風放大和一階預(yù)采樣低通濾波。這一部分使用音頻功率放大和模擬低通濾波器來實現(xiàn)。
2. 第二級使用MCU片上的10位ADC實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。其主要工作是通過A/D采樣,獲取音頻PCM碼流。
在通信系統(tǒng)中,一般話音采樣頻率達到8KHz就可以得到較好的效果。在本系統(tǒng)中,A/D采樣頻率定為8KHz,即每125ms采樣一個點。本方案中,MCU選用了基于ARM核的LPC2119,LPC2119有10位片內(nèi)ADC,這里只取其高8位,獲得8位的采樣值。因此,系統(tǒng)輸入部分最后得到的是8KHz的8位PCM音頻數(shù)據(jù)。這些采樣的數(shù)據(jù)經(jīng)過打包后就可從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。
輸出部分
輸出部分也分為2級：
1. 第一級是D/A轉(zhuǎn)換過程。由于系統(tǒng)采用的MCU沒有內(nèi)置的DAC,因此采用PWM實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的功能。
2. 第二級是一個模擬低通濾波器,它把PWM的數(shù)字輸出脈沖轉(zhuǎn)換成一個模擬信號。
通信模塊部分
通信模塊利用PCMCIA總線的802.11b網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)通信。由MCU驅(qū)動無線網(wǎng)卡,并實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧。通過TCP建立端與端的連接。由于語音通信的特點,音頻數(shù)據(jù)通過UDP進行通信。
無線局域網(wǎng)的工作模式一般分為兩種：Infrastructure和Ad-hoc。Infrastructure是指通過AP(Access Point)互連的工作模式。它主要在媒體存取控制層(MAC)中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。 Ad-hoc方式把一組需要互相通信的無線網(wǎng)卡的BSSID設(shè)為相同值來組網(wǎng)。本系統(tǒng)工作在Ad-hoc模式下。
