基于FM2010和WinCE平台的回音消除驱动设计

　　音频设备是否产生回声，很大程度上取决于机构的设计是否合理。不合理的机构设计会大大增加出现回声的概率，而且出现的回声会比较严重，难于消除。我们改进了音频设备机构上的设计，在设计之初就尽可能避免回音的产生，而且扬声器和麦克风的距离尽可能保持一定远的距离，如图5所示。实践中发现，扬声器和麦克风之间的距离保持在10 cm以上，效果会比较好。

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　　为了尽可能减少扬声器和麦克风之间的声音传播，可以采用以下2种设计方案：方案一是把麦克风隔离开来，如图5(a)所示；方案二是把扬声器隔离开来，如图5(b)所示。当然，为了达到更好的效果，可以把扬声器和麦克风分别隔离开；但是鉴于成本的考虑，使用其中的一种即可达到比较好的效果。具体的实现方法分别是：

　　①用橡胶套密封扬声器的边缘，尽可能避免声音从机构内部回流到麦克风；同时把麦克风密封在一个腔体之内，以隔离外部噪声的进入。

　　②把扬声器密封在一个腔体之内，以尽可能隔离扬声器的声音向外部传播；同时使用橡胶套密封麦克风的边缘，以避免扬声器发出的声音进入。

　　另外，扬声器和麦克风在设置的方向上也有讲究，如图6所示。两者最好是相差180°，90°也可以接受；但是如果两者的方向相同，如图6(c)所示，则出现回声的概率和程度都很大。

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　　3．3 软件架构设计与实现

　　软件架构示意图如图7所示。

　　回音消除驱动的开发需要完成以下几步：

　　①给回音消除芯片上电，并初始化其相关的寄存器和GPIO；
 
②初始化I2C总线，并配置I2C速率等的寄存器，使其处于正常运行状态；

　　③检查I2C总线是否已准备好；

　　④通过I2C总线读取回音消除参数；

　　⑤等待回音消除芯片处于可读／写状态，然后把参数写入到芯片里，使配置的参数生效。

　　3．3．1 FM2010上电时序

　　当对FM2010初始化时，比较重要的一点是要按照其规格说明书定义的上电时序进行，否则可能会导致录音声音时有时无的情况发生。具体的要求如图8所示。在初始化FM2010时，PWD high的状态必须要在RESET high状态之前设定，两者之间相差5 ms。

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　　3．3．2 读／写Echo parameter

　　FM2010芯片的初始化比较简单，只要按照上述的时序进行初始化即可。下面重点剖析回音消除驱动的开发要点，即如何读／写回音消除参数(详见代码中的①和④)、设置回音消除芯片的工作模式(详见②处)，以及配置I2C总线(详见③处)。

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　　结 语

　　本文在分析语音通话中回声产生的机理的基础上，详细研究了回声消除的原理、基本声学回声产生根源，提出了改进的PDA或者手机等音频设备的机构设计方案；针对FM2010芯片的特点，给出了回声消除驱动开发的软硬件设计方案，并且给出了回音消除驱动程序关键代码的实现。本文设计的软硬件解决方案已经在基于WinCE操作系统平台和FM2010硬件平台上得以实现，在实际项目开发中得到采用，并且获得了良好的应用效果。