1.引言

　　智能大厦的通信网络是以数字程控交换机为，以语音信号为主并兼有数据信号、传真、图像资料传输的图像网络。通常，应设置数字程控交换机系统、图文及传真系统、语音邮件系统、电缆电视系统、卫星通信系统、电视会议系统等。当然也包括已与通信技术充分融合的计算机局域网、广域网在内，以便满足大厦内部和国内外互通信息，资料查询，实现信息资源共享的需要。

　　DVSI公司的AMBE2000就是这样一种高性能、低功耗的实时语音编码解码芯片，它的压缩率在2.0-9.6kbps范围内可以调节，并且，它本身具备FEC（前向纠错），VAD（语音激活检测）和DTMF信号检测功能。本次系统就是充分利用这款新品的优良特征，实现了在14kbps左右的低传输速率下优良的语音效果。

　　2系统结构框图

　　本语音传输系统结构框图如下图所示：

　　在本系统中，麦克风输入语音信号，经过语音模块进行放大。然后送到模数转换模块进行AD转换，输出PCM语音信号。再将此信号送给本次系统的器件AMBE2000，进行语音编码，输出压缩语音信号，送给CPLD控制器，CPLD收到压缩语音数据后，将语音部分进行提取和处理。此时的语音数据便是2.0k-9.6kbps的低速率语音数据，可以进行传输。由于AMBE2000可以编码也可以解码，所以本系统同样实现了语音的接收。前面编码部分发出的语音信息反馈回来，由CPLD接受，并转化为AMBE2000可以识别的格式，再由AMBE2000进行解码，恢复成PCM语音信号，送到模数转换模块进行DA转换，输出模拟信号再经过语音模块进行功率放大送到扬声器。

　　3.硬件设计

　　硬件是本次设计的，包括语音部分，模数转换模块，语音编码解码部分以及各个模块的接口。

　　3.1语音模块

　　本模块的作用是将麦克风微弱语音信号放大给AD，以及将从DA中出来的语音信号播放出来。包括了从麦克风输入语音，以及语音从扬声器输出两部分。语音输入部分电路如图2所示，这里利用LM386进行两级放大，采用的是单电源3.3V供电。输出的信号送到AD.

　　语音输出电路如图3所示，该电路采用功率放大芯片TPA2005D1，进行语音放大。

　　3.2模数转换器以及其与AMBE接口电路

　　模数转换器即A/D转换器，或简称ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。一般来说，AD比DA贵，尤其是高速的AD,因为在某些特殊场合，如导弹的摄像头部分要求有高速的转换能力。一般那样AD要上千美元。还有通过AD的并联可以提高AD的转换效率，多个AD同时处理数据，能满足处理器的数字信号需求了。

　　本次采用的AD，DA芯片是PCM3500，这是一款带有16位串行AD和DA的芯片，采样频率范围很宽，从7.2kbps到26kbps，并且它自带有回环自检测模式，便于电路功能自测。另外，这款芯片的配置简单，不需要复杂的配置就能有效工作。它与AMBE2000接口部分电路如图4所示。

　　这里，需要配置的只有主动被动模式选择端M/S,本电路采用主动模式。LOOP则是选择回环检测功能端口，当它为高电平的时候，相当于AD转化以后的输出DOUT接到DIN,PCM3500的此项功能为系统的测试带了很大便利。AMBE2000和PCM3500的通信接口是SPI口，BCK提供时钟，它是晶振512分频后的时钟信号，FS为选通频率，与BCK严格同步。

　　3.3AMBE200部分以及与CPLD接口

　　AMBE2000电路是整个设计的，除了与PCM3500接口以外，其余部分的电路如图5所示。从功能上看，主要可以分为以下四个部分：时钟部分，功能配置，功能模式选择模块，以及SPI接口部分。

　　AMBE2000采用AMBE编解码技术，是一种高性能、低功耗的单片实时语音压缩解压芯片，其压缩率可在2kbit/s~9.6kbit/s范围内由硬件、软件调节，且具有FEC（前向纠错）、VAD（语音激活检测）功能和DTMF信号检测功能，当速率在4.0kbit/s以上时，可得到接近长途电话的话音质量；当速率为2.0kbit/s时，仍然具有较高的可懂度和自然度。因此可广泛应用于卫星通信、数字移动通信、保密通信、语音邮件等方面。AMBE2000的主要特性包括：具有高品质的语音质量，压缩数据率可在2kbit/s~9.6kbit/s范围内调节，步进50bit/s; 纠错率范围为50bit/s~7.2kbit/s;低功耗、低复杂度；具有语音激活检测VAD功能、回波抵消功能和舒适噪声CNI产生功能；可变速的FEC功能； DTMF信号检测和产生功能等。

　　4.软件设计

　　本系统软件配置相对比较容易。通过CPLD提供时钟，用于编码解码以及压缩语音数据的传输。在主动有帧格式下，帧同步脉冲由AMBE2000产生，与CPLD输出的时钟信号严格同步；被动模式下，需要CPLD提供帧同步信号。

　　各个功能选择端，根据需要，可以利用外围硬件配置，复位之后，也可以通过CPLD进行软件配置。

　　5.结论

　　通过软件和硬件的配合使用，顺利实现了语音信号的编码解码和传输，在2.0kbps的极低速率下，仍然得到了很好的语音效果。

　　本文作者创新点：

　　本文利用DVSI公司的AMBE2000,实现了低功耗，低传输速率下高语音质量的语音通信系统。本文基于实践，提供了较为详细的电路实现方案以及合理的功能配置，对于要求越来越高的语音传输系统，具有很高的实用价值。