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基于飞思卡尔射频芯片MC13192的无线语音网关

作者:  时间:2010-12-22 14:58  来源:EDN

  MAC协议的实现

  MC13192 自带有4个定时器,每个定时器定时结束时产生一个中断,可以通过MC13192中断状态寄存器获知中断源,例如,当定时器1定时结束,则会产生一个中断, 此时的中断状态寄存器的第9位被置高,因此在中断服务程序中加入对定时器中断的处理,可以实现时槽的划分,并且根据当前的时槽数来决定数据的收发,可以实现MAC层协议所要求的功能。在本设计中,我们采用30ms作为一个超帧的长度。以网关为例,处理定时器中断的程序如下所示:

 if(u16StatusContent & TIMER1_IRQ_MASK)
//
中断类别为定时器1中断

   time_slot++;   //每次超时都将时槽加1
    if(time_slot==16)
 time_slot=0; //
时槽数的合法数值为0-15
    PLMEEnableMC13192Timer1(1875);
    //
每个时槽的长度为1.875ms
switch(time_slot)
    {
        case 0:  LoadBaecon(&tx_pkt);//
读取一个Baecon
MCPSDataRequest(&tx_pkt);//
发送Baecon
break;
        case 8:
MLMERXEnableRequest(&rx_pkt1,0);
//
打开接收天线,并将数据保存到rx_pkt1
       break;
case 9:
MLMERXEnableRequest(&rx_pkt2,0);
      break;
        case 10:
LoadPacket(&tx_pkt,0,1);   //
读取一个数据包
MCPSDataRequest(&tx_pkt);//
发送数据
        case 11:
LoadPacket(&tx_pkt,0,1);   //
读取一个数据包
MCPSDataRequest(&tx_pkt);//
发送数据
     //12-15
时槽略
    }}

  手持设备的程序设计与网关设计大同小异,所不同的是,网关在每个超帧的开始自动发送Baecon,而手持设备则被动的接收Baecon,每次收到Baecon之后才打开定时器来划分时槽,而第15个时槽完毕后,手持设备需要打开接收天线以接收下一个超帧的Baecon

  MC13192与语音编解码器及网络设备的协同工作

  因为MC13192支持的速率仅为250kbit/s,因此在网关与手持设备之间必须只能传输编码后的语音数据。在选择编解码方案之前,首先需要粗略估计一下带宽,由于极限速率为250Kbit/s,而由于协议所限,仅有一半时槽可供使用,125Kbit/s,供两个设备上下行使用。这样,每个设备的单向极限速率仅为31.25kbit/s。而MC13192自身的切换时间为144us,而如2.3.3节描述,30ms为一个超帧,每个时槽长度为 1.875ms,再加上物理层头部的消耗,每设备单项可用速率约为20kbit/s。所以,在本方案中选用ITU-T G.726作为语音编解码方案。G.726语音编码消耗带宽16kbit/s,可以满足MC13192的带宽要求。

  对于网关而言,需要记录每个手持设备的通话对象,它通过MC13192802.15.4 MAC协议获得时槽中的数据,根据对应的时槽确定数据属于哪个手持设备。最后将收到的语音数据封装成RTP包发送到手持设备的目的地。对于从网络上收到的语音数据,则需要确定属于哪一个手持设备,再通过MC13192在特定的时槽发送出去,如图3所示。

  对于手持设备则比较简单,它只需要在特定的时槽发送要编码后的数据,再在特定的时槽接收数据,如图4所示。

  设计总结

  该设计方案已经被用于本人参与的基于MC13192ZigBee电话项目中。经过实际测试,40M范围内,可以实现无误码通信,通话质量优良。相对于基于其他技术的同类方案,本方案具有低成本、低功耗等优点,是一种比较有经济和技术价值的设计。

  参考文献:

1Freescale, MC13192 Reference Manual.
2
IEEE Std 802.15.4-2003
3
.李晶皎、王爱侠、张广渊, Coldfire系列32位微处理器与嵌入式Linux应用, 北京:北京航空航天大学出版社,2005.6

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