CMX7262: TWELP-вокодер компании CML Microcircuits

№ 11’2013
PDF версия
Технология TWELP цифрового кодирования речевого сигнала разработана и запатентована российской компанией DSP Innovations, Inc. Она была использована компанией CML Microcircuits, известной в области создания микросхем для профессиональной связной аппаратуры, при разработке новейшего вокодера CMX7262. Компания CML выпускает ряд микросхем для цифровой радиосвязи на основе запатентованной компонентной технологии FirmASIC полузаказных аналого-цифровых ИС с загружаемым функциональным образом. В статье дано описание как самого вокодера, так и способов построения на его основе различных трактов приемопередающей аппаратуры, а также сделан обзор сопутствующих технологий цифровой обработки звука в связной аппаратуре. Кроме того, кратко описано законченное семейство DURATalk, в состав которого входит CMX7262.

Обзор семейства DURATalk

Новейшее поколение микросхем для построения трактов обработки речевого сигнала компании CML Microcircuits представлено семейством DURATalk, в состав которого входят TWELP-вокодер CMX7262; RALCWI-вокодеры CMX608, CMX618, CMX638 и двухрежимный звуковой процессор CMX8341 со встроенной функцией RALCWI-вокодера; транскодеры CMX7261, CMX649 и CVSD-вокодеры CMX7261, CMX649, CMX639, CMX629 и FX619.

Семейство DURATalk микросхем для цифровой обработки звука построено на базе гибких технологий, поддерживающих генерацию звуковых сигналов, функции кодирования, транскодирования и декодирования речевого сигнала. Они предназначены для создания цифровых средств связи, а также аудиоприложений, в которых необходимо хранение, воспроизведение и другие манипуляции со звуковыми сигналами.

Семейство DURATalk построено на базе следующих технологий:

  • TWELP: технология Crystal Clear Digital Voice (кристально чистый цифровой звук) для профессиональной радиосвязи.
  • RALCWI: вокодер компании CML с низким битрейтом.
  • Транскодирование: аналого-цифровое/цифро-аналоговое; преобразование форматов данных внутри микросхемы.
  • CVSD и ADM: гибкие кодеры и декодеры для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования сигнала звукового диапазона.

Гибкие, экономичные, высоко интегрированные ИС TWELP- и RALCWI-вокодеров, транскодеров и CVSD-вокодеров пригодны для использования как в беспроводных, так и в проводных звуковых приложениях, таких как звуковые скрэмблеры, системы аварийного и тревожного оповещения, военные приложения и профессиональные или гражданские радиостанции для двусторонней связи.

Рассмотрим основные технологии, используемые в микросхемах семейства DURATalk.

TWELP-вокодеры

Технология трехсигнальной волновой линейной интерполяции (Tri-Wave Excited Linear Prediction, TWELP) — это новая современная система кодирования звука, разработанная для цифровых узкополосных систем беспроводной радиосвязи.

Технология TWELP обеспечивает наиболее высокое, по сравнению с другими технологиями, качество передачи звука, а также хорошее воспроизведение незвуковых сигналов, таких как полицейские и пожарные сирены, а также сирены скорой помощи. Кроме того, технология TWELP мало чувствительна к акустическому шуму и включает в свой состав расширенную функцию шумопонижения для подавления фоновых аккустических помех.

Высочайшее качество передачи звука при использовании технологии TWELP обеспечивает кодирование звука на основе жесткой схемы упреждающей коррекции ошибок (forward error correction, FEC), важной функции устранения ошибок, порожденных передачей данных по узкополосным радиоканалам в условиях постоянных вызовов.

Для минимизации времени задержки и обеспечения оптимальных шумовых характеристик при связи в узкополосных радиоканалах каждый фрейм вокодера обрабатывается с помощью жесткого FEC-алгоритма. Для еще большего повышения производительности модемом поддерживается также алгоритм мягкого выбора битов.

В таблице 1 приведены особенности TWELP-вокодера CMX7262.

Таблица 1. Особенности TWELP-вокодера CMX7262

Тип ИС

Тип
данных

Функция

Напряжение
питания, В

CMX7262

Полудуплексный

TWELP-вокодер

TWELP
2400 бод

Регулировка усиления аналогового входа/выхода

3–3,6

Шумоподавление

Надежная схема упреждающей коррекции ошибок (FEC)

RALCWI-вокодер

Простые и надежные микросхемы RALCWI, основанные на интерполяции сигнала, обеспечивают приемлемое качество сигнала (близкое к аналоговой телефонной речи) при очень низком битрейте. Технология RALCWI использует запатентованную декомпозицию сигнала и методы параметрического декодирования, обеспечивая превосходную разборчивость речи при высокой степени компрессии сигнала.

Технология RALCWI реализует вокодер с низким битрейтом, который позволяет передавать и принимать звук с высокой степенью сжатия через зашумленные узкополосные радиоканалы.

Основное применение RALCWI вокодеры находят на рынке крупносерийной дешевой аппаратуры индивидуальной и наземной радиосвязи (PMR/LMR).

В таблице 2 приведены основные особенности семейства RALCWI-вокодеров CMX6x8.

Таблица 2. Основные особенности RALCWI-вокодеров CMX6x8

Тип микросхемы

Тип данных

Особенности

Напряжение питания, В

Ядра

I/O

CMX608

Полудуплексный RALCWI-вокодер

RALCWI

2050, 2400, 2750 бит/с

3600 бит/с с FEC

Детектор голосовой активности

1,8

3,3

Генератор комфортного шума

DTMF и тональный генератор

CMX618

Полудуплексный RALCWI-вокодер
с аудиокодеком

RALCWI

2050, 2400, 2750 бит/с

3600 бит/с с FEC

Детектор звуковой активности

1,8

3,3

Аудиокодек

Генератор комфортного шума

Генератор DTMF и тональный генератор

CMX638

Дуплексный RALCWI-вокодер
с аудиокодеком

RALCWI

2050, 2400, 2750 бит/с,

3600 бит/с с FEC

 

1,8

3,3

CMX8341

Двухрежимный аналоговый PMR
и цифровой PMR (dPMR) процессор

Встроенная функция RALCWI

 

 

Пример использования RALCWI-вокодера

Для ознакомления с особенностями работы микросхем RALCWI-вокодеров семейства CMX6x8 в полу- и дуплексном режиме предназначены оценочные наборы EV6180 и EV6380 Evaluation Kit, основанные на смонтированных и настроенных печатных платах.

Каждой печатной платой можно управлять с ПК, на котором установлена интерфейсная карта (CML) PE0002 EvKit Interface Card и программное обеспечение ES0002. ПО доступно для загрузки на сайте компании CML.

В качестве источника питания узлов на печатных платах используется внешний сетевой адаптер с выходным напряжением 5 В. Встроенные стабилизаторы обеспечивают напряжение, необходимое для питания цифровой и аналоговой подсистем.

Разъемы позволяют получить непосредственный доступ к интерфейсам C‑BUS и SPI микросхем CMX6x8. Доступ к находящемуся внутри микросхем (CMX618 и CMX638) аудиокодеку осуществляется через два 3,5‑мм стереоразъема типа jack. Сигнальный тракт аудиокодека можно сконфигурировать как несимметричный, или дифференциальный.

На рис. 1 изображен внешний вид базовой платы оценочных наборов EV6180/EV6380 Wireless RALCWI Vocoder Evaluation Kit. Платы в наборах отличаются только типом установленной микросхемы вокодера (CMX618 — для EV6180 и CMX638 — для EV6380).

Внешний вид базовой платы оценочных наборов EV6180 и EV6380 Wireless RALCWI Vocoder Evaluation Kit

Рис. 1. Внешний вид базовой платы оценочных наборов EV6180 и EV6380 Wireless RALCWI Vocoder Evaluation Kit

Транскодеры

Транскодеры — это микросхемы, предназначенные для преобразования аналогового сигнала звуковой частоты в один из цифровых форматов данных (табл. 3) и/или наоборот. Основной задачей транскодеров является преобразование цифровых данных из одного формата в другой и/или в аналоговый сигнал.

Таблица 3. Особенности транскодеров

Тип микросхемы

Тип данных

Особенности

Напряжение питания, В

CMX7261

Голосовой мультитранскодер

PCM, CVSD, G.711 и G.729A

Кодирование, транскодирование
и декодирование

Аналоговый звуковой
вход и выход

3–3,6

CMX649

Голосовой кодек
с адаптивной дельта-модуляцией (ADM)

ADM, PCM и CVSD

16–128 кбит/с

Входной и выходной
полосовой фильтр

2,7–5,5

CVSD-вокодеры

Продукты с CVSD-модуляцией (дельта-модуляция с непрерывно меняющейся крутизной преобразования, Continuously Variable Slope Delta Modulation) компании CML предоставляют гибкие алгоритмы сжатия звукового сигнала с программируемой частотой дискретизации и скоростью обмена данными. Особенности микросхем на базе CVSD-модуляции представлены в таблице 4.

Таблица 4. Продукты, основанные на CVSD-модуляции

Тип ИС

Тип данных

Аудиофункции

Напряжение питания, В

CMX7261

Звуковой мультитранскодер

PCM, CVSD, G.711 и G.729A

Кодирование, транскодирование
и декодирование

Аналоговый аудиовход и выход

3–3,6

CMX649

Звуковой кодек на базе адаптивной
дельта-модуляции (Adaptive Delta Modulation, ADM)

ADM, PCM и CVSD

16–128 кбод

Вход и выход

2,7–5,5

Полосовые фильтры

CMX639

Звуковой кодек на базе CVSD-модуляции

CVSD

8–128 кбод

Вход и выход

2,7–5,5

Полосовые фильтры

CMX629

Дельта-кодек для военных приложений

CVSD

16, 32 и 64 кбод

Вход и выход

4,5–5,5

Полосовые фильтры

FX619

Дельта-кодек для системы Eurocom

CVSD

16, 32 и 64 кбод

Вход и выход

4,5–5,5

Полосовые фильтры

Набор DE6491 как пример реализации системы с адаптивной дельта-модуляцией

Для демонстрации дуплексной беспроводной связи служит набор DE6491 Demonstration Kit for CMX649 Wireless Voice Link. Набор основан на ИС CMX649, предназначенной для экономичных беспроводных гарнитур, и позволяет изучить принципы работы ADM-кодека.

Набор DE6491 состоит из двух отдельных автономных печатных плат и предназначен для организации двусторонней связи. Каждая из плат представляет собой РЧ-устройство с регулируемой выходной мощностью и небольшим радиусом действия в лицензируемом европейском диапазоне 863–865 МГц. Платы содержат основанный на CMX649 аудиоблок, РЧ-приемопередатчик и блок управления. На каждой плате расположена кнопка вкл/выкл, регулятор уровня сигнала и кнопка выбора РЧ-канала.

Базовая конструкция может быть адаптирована пользователем для других частотных диапазонов. Дуплексная работа на расстоянии до 20 м обеспечивается одним каналом с временным мультиплексированием. При помощи входящей в комплект гарнитуры пользователь может исследовать особенности и качество двусторонней голосовой связи между модулями.

Каждая печатная плата может получать питание автономно, с помощью батареек формата AAA или от сетевого адаптера с выходным напряжением 5 В. Интеллектуальная функция энергосбережения уменьшает ток покоя в паузах между связью. На рис. 2 изображен внешний вид демонстрационного набора DE6491 Wireless Voice-link Demonstration Kit.

Демонстрационный набор DE6491 Wireless Voice-link Demonstration Kit

Рис. 2. Демонстрационный набор DE6491 Wireless Voice-link Demonstration Kit

 

Микросхема CMX7262

Общее описание и применение

Микросхема CMX7262 высокопроизводительного вокодера с низким битрейтом (2,4 кбит/с) представляет собой однокристальное устройство, поддерживающее функции TWELP (Tri-Wave Excited Linear Prediction) вокодера. Вокодер CMX7262 может кодировать аналоговый сигнал звукового диапазона в TWELP-кодированные кадры, а также декодировать TWELP-кодированные кадры обратно в звуковой аналоговый сигнал и обеспечивает кристально чистое натуральное звучание голоса. Поддерживаются также незвуковые сигналы, такие как сирены служб спасения. Для еще большего повышения качества звукового сигнала служит система шумопонижения. Микросхема обеспечивает гибкую маршрутизацию входного (однополярного и дифференциального) и выходного (драйвер громкоговорителя) сигнала. Для уменьшения нелинейных искажений используется подстройка коэффициента усиления аналогового входа/выхода.

Входной и выходной сигналы могут передаваться либо в цифровом виде через высокоскоростной последовательный интерфейс C‑BUS с потоковыми входными/выходными регистрами (буферы FIFO), либо в аналоговом, с использованием встроенных АЦП и ЦАП. При этом обеспечивается полудуплексный режим работы. Благодаря интегрированному аудиокодеку не требуется дополнительных внешних DSP или кодеков.

Микросхема CMX7262 разрабатывалась для обеспечения максимальной гибкости, однако ее можно подключить непосредственно к модему CMX7141. Совместно эти две микросхемы можно использовать для создания dPMR-радиостанции.

В микросхеме используется запатентованная фирмой CML компонентная технология FirmASIC. Внутренние подсистемы микросхемы конфигурируются с помощью файла данных Function Image, который загружается при инициализации микросхемы и определяет набор выполняемых микросхемой функций. Файл данных Function Image можно загружать автоматически с помощью управляющего микроконтроллера через интерфейс C‑BUS или из внешней микросхемы последовательной памяти. Функции CMX7262 можно расширить путем загрузки обновленного файла Function Image, которая возможна в полевых условиях.

Микросхема CMX7262 работает от источника питания с напряжением не ниже 3,3 В и имеет несколько режимов пониженного энергопотребления. Выпускаются CMX7262 в корпусах VQFN‑64 (суффикс Q1) и LQFP64 (суффикс L9).

Вокодер CMX7262 применяется в полудуплексных системах цифровой радиосвязи, персональных и защищенных цифровых системах голосовой связи, домофонах, VoIP-приложениях и SDR-системах.

Функции СМХ7262

Микросхема CMX7262 полудуплексного вокодера TWELP выполняет кодирование линейных PCM-отсчетов и аналогового аудиосигнала в кодированные по системе TWELP-пакеты или декодирование TWELP-пакетов в линейные PCM-отсчеты и аналоговый звуковой сигнал. В состав CMX7262 входят АЦП и ЦАП, которые можно использовать для оцифровки аналогового сигнала и превращения цифрового сигнала в аналоговый.

Гибкая система управления питанием позволяет микросхеме, при отсутствии обработки сигнала, находиться в оптимальном режиме энергопотребления.

В состав микросхемы входит кварцевый генератор с блоком ФАПЧ, что обеспечивает работу от кристаллов с различной резонансной частотой.

Блок-схема CMX7262 показана на рис. 3.

Блок-схема CMX7262

Рис. 3. Блок-схема CMX7262

Рассмотрим подробнее отдельные функциональные узлы CMX7262. Блок обработки сигнала состоит из трех переключаемых сигнальных трактов: энкодера, декодера и повторителя.

Энкодер

Энкодер обеспечивает преобразование звуковых аналоговых сигналов/16‑разрядных линейных PCM-отсчетов в пакеты, кодированные по системе TWELP. При обработке аналоговых сигналов возможна их предварительная фильтрация. Перед кодированием сигнала можно использовать функцию шумопонижения. Защита от канальных ошибок обеспечивается FEC-энкодером с временным уплотнением.

Декодер

Декодер обеспечивает TWELP-декоди-рование сигнала в аналоговый сигнал или 16‑разрядные линейные PCM-выборки. При использовании аналогового аудиовыхода CMX7262 осуществляется фильтрация выходного сигнала. Декодер может обрабатывать как жестко, так и мягко определенные биты от модема. Для дальнейшего повышения качества обработки используется FEC-декодер и функция прореживания.

Повторитель

Декодер FEC может самостоятельно декодировать сигнал. Его можно использовать без кодирования и перекодирования звукового сигнала, что позволяет применять микросхему CMX7262 в системах репитеров.

Интерфейсы

Для управления и обмена данными с управляющим микроконтроллером служит оптимизированный интерфейс C‑BUS (4‑проводная высокоскоростная последовательная шина передачи команд/данных), включая потоковый C‑BUS для эффективного обмена данными. Входные и выходные данные могут передаваться непосредственно через звуковые входы/выходы (с преобразованием с помощью АЦП/ЦАП) или через интерфейс C‑BUS. Для повышения оперативности обмена данными служит выход запроса на прерывание (IRQ) к управляющему микроконтроллеру с открытым стоком. Для управления внешними устройствами (например, светодиодными индикаторами) служат три линии ввода/вывода общего назначения. Загрузка функционального образа может осуществляться из внешней микросхемы последовательной памяти или по шине C‑BUS с помощью управляющего микроконтроллера.

Голосовой энкодер и декодер микросхемы CMX7262

На рис. 4 красной рамкой выделены блок-схемы голосового энкодера и декодера микросхемы CMX7262.

Блок-схемы голосового энкодера и декодера микросхемы CMX7262

Рис. 4. Блок-схемы голосового энкодера и декодера микросхемы CMX7262

При кодировании происходит нормирование уровня входного сигнала путем тонкой подстройки коэффициента усиления, подавление акустического шума, TWELP-кодирование, а затем FEC-кодирование и установка степени перекрывания фреймов.

При декодировании восстанавливается нормальный порядок фреймов, происходит FEC-декодирование, TWELP-декодирование, а затем нормирование уровня выходного сигнала путем тонкой подстройки коэффициента усиления.

Кроме того, имеется канал прямой передачи сигнала, позволяющий использовать CMX7262 в системах репитеров.

Сигнальные интерфейсы CMX7262

На рис. 5 показаны входные и выходные интерфейсы CMX7262. Выходной сигнал CMX7262 можно посылать на один или оба выхода одновременно — на шину C‑BUS (выход обмена данными с управляющим микроконтроллером) и/или на аналоговый аудиовыход. Входной сигнал для CMX7262 также можно получать с одного или обоих входов одновременно — с шины C‑BUS (вход обмена данными с управляющим микроконтроллером) и/или с аналогового аудиовхода.

Входные и выходные интерфейсы CMX7262

Рис. 5. Входные и выходные интерфейсы CMX7262

Типовая схема включения

Микросхема CMX7262A поддерживает несколько типов архитектуры системы. В наиболее высоко интегрированном решении используется вокодер CMX7262 с полным управлением от CMX7141. В таком режиме функции аудиокодека можно обеспечить за счет использования внутренних АЦП и ЦАП CMX7262. Кроме того, возможно использование функций аудиокодека CMX7141 и использование CMX7262 как сопроцессора, выполняющего функции цифрового вокодера. В обоих режимах микросхема CMX7262 полностью управляется микросхемой CMX7141.

На рис. 6 показана конфигурация на основе внутреннего аудиокодека CMX7262. В этой конфигурации CMX7141 использует свой порт SPI для обмена данными с портом C‑BUS микросхемы CMX7262 для управления и обмена данными с CMX7262. Использование внутренних преобразователей (АЦП/ЦАП) CMX7262 позволяет проектировщику систем задействовать различные аналоговые входы и выходы, имеющиеся у микросхемы CMX7262.

Использование интерфейса внутреннего аудиокодека CMX7262 при совместной работе с CMX7141

Рис. 6. Использование интерфейса внутреннего аудиокодека CMX7262 при совместной работе с CMX7141

При работе CMX7141 в аналоговом режиме микросхему CMX7262 можно сконфигурировать для работы в режиме повторителя, при котором микросхема оцифровывает аналоговый сигнал и передает линейные PCM-отсчеты без изменения в CMX7141 или принимает линейные PCM-отсчеты от CMX7141 и преобразует их, без обработки, в аналоговый выходной сигнал.

На рис. 7 показан интерфейс между CMX7262 и CMX7141 при использовании аудиокодека CMX7141. В такой конфигурации CMX7141 для управления и обмена данными с CMX7262 использует свой порт SPI для соединения с портом C‑BUS микросхемы CMX7262.

Интерфейс между CMX7262 и CMX7141 при использовании аудиокодека CMX7141

Рис. 7. Интерфейс между CMX7262 и CMX7141 при использовании аудиокодека CMX7141

В таком режиме CMX7262 получает от CMX7141 линейные PCM-отсчеты и возвращает TWELP-кодированные пакеты или принимает TWELP-кодированные пакеты от CMX7141 и возвращает декодированные линейные PCM-отсчеты. Микросхема CMX7141 осуществляет полный контроль аналоговых входов и выходов.

Таким же образом CMX7262 может работать с другими ИС модемов или управляющим микроконтроллером.

Тактирование CMX7262

Микросхема CMX7262 требует для своей работы наличие тактового сигнала, который можно получить либо от внутреннего тактового генератора с внешним кварцевым резонатором, либо от внешнего тактового генератора. В блок 1 программируемого блока должны быть загружены корректные значения, которые позволят микросхеме работать с выбранным источником тактового сигнала определенной частоты.

Интерфейс управления CMX7262

Для обмена командами, данными и словами состояния между CMX7262 и управляющим микроконтроллером используется последовательный интерфейс C‑BUS, совместимый с интерфейсами Microwire, SPI и другими аналогичными. Сигнал запроса на прерывание сообщает управляющему микроконтроллеру об изменении состояния вокодера, необходимости чтения и анализа регистра состояния CMX7262 посредством интерфейса C‑BUS и выполнения необходимых действий. Запрос на прерывание выставляется только в случае установки соответствующей маски.

После загрузки образа Function Image микросхема CMX7262 переводится в один из следующих рабочих режимов с использованием регистра VCTRL (адрес для записи 6BH):

  • Режим Idle mode — для конфигурирования или перевода микросхемы в состояние с пониженным энергопотреблением.
  • Режим Encode mode — для кодирования линейных PCM-отсчетов в TWELP-кодированные фреймы.
  • Режим Decode mode — для декодирования TWELP-кодированных фреймов в линейные PCM-отсчеты.
  • Режим Enc-Dec mode — тестовый режим, в котором линейные PCM-отсчеты кодируются в TWELP-фреймы и декодируются обратно. Режим обеспечивает возможность оценки качества обработки звукового сигнала.
  • Режим Pass Thru — простое перенаправление звукового сигнала от входного порта к выходному. Входной и выходной порт задаются значением, записываемым в регистр VCTRL.
  • Режим FEC Loop — для FEC-декодирования в TWELP-кодированные пакеты с целью коррекции битовых ошибок и повторного FEC-кодирования потока с исправленными ошибками.

Все управление режимами работы осуществляется через интерфейс C‑BUS: либо непосредственной записью в рабочие регистры, либо для параметров, которые не должны меняться в процессе работы, с использованием регистра Programming Register (адрес для записи 6AH) в режиме Idle mode. На рис. 8 показаны основные интерфейсы CMX7262.

 Основные интерфейсы CMX7262

Рис. 8. Основные интерфейсы CMX7262

Для сбережения электроэнергии, что особенно актуально для носимых устройств, микросхему, не занятую обработкой сигнала, необходимо перевести в режим Idle mode. Дополнительное энергосбережение может быть достигнуто отключением неиспользуемых аппаратных блоков. Однако большинство действий для входа в режим пониженного энергопотребления осуществляется автоматически на аппаратном уровне. Следует отметить, что для работы аналоговых входов и выходов должен быть активирован блок BIAS. Это возможно только записью соответствующей информации в регистр Programming register в режиме Idle mode.

 

Формат кодирования TWELP

Одной из главных мотивировок для использования стандарта кодирования звука TWELP является возможность компрессии аналогового сигнала для уменьшения полосы частот, требуемой для его передачи.

TWELP-вокодер преобразует линейные PCM-данные при скорости потока 8 К отсчетов/с в «сырой» поток данных скоростью 2,4 кбит/с (без FEC-кодека) или в кодированный поток данных со скоростью 3,6 кбит/с (с FEC-кодеком). Для эффективной передачи управляющему микроконтроллеру закодированный поток данных упаковывается в байты и передается через интерфейс C‑BUS.

В технологии TWELP используется уникальная запатентованная декомпрессия сигнала и методы параметрического кодирования, обеспечивающие высокое качество сигнала при высокой степени сжатия.

Вокодер TWELP работает на основе технологии последовательности фреймов, кодирующих поток звуковых данных длительностью 20 мс. Каждый такой фрейм содержит 160 линейных 16‑битных PCM-отсчетов, сделанных при частоте дискретизации 8 кГц. Каждый «сырой» фрейм звуковых данных преобразуется в 48‑битный TWELP-кодированный фрейм (без FEC-кодека) или в 72‑битный TWELP-кодированный фрейм (с FEC-кодеком). Одновременно можно закодировать один, два, три или четыре фрейма. Поддерживается перекрывание фреймов с выбираемым размером перекрывания в один, два, три или четыре фрейма.

При использовании FEC-кодека и 4‑битном представлении принятого демодулированного сигнала для FEC можно использовать «мягкую» (soft-decision) метрику, улучшающую возможности декодирования. Кроме того, можно использовать функции самого FEC-кодека. При этом происходит декодирование данных/исправление ошибок, а затем перекодирование и возврат данных. Это позволяет использовать CMX7262 в репитерах цифровых голосовых данных.

Шумоподавление

Энкодер TWELP в CMX7262 содержит встроенные алгоритмы шумопонижения, которые можно дополнительно активировать. Степенью шумопонижения можно управлять, используя функцию Noise Suppression регистра по адресу 53H.

 

Технология FirmASIC

Запатентованная CML компонентная технология FirmASIC позволяет уменьшить стоимость, время выхода на рынок и связанные с разработкой риски, одновременно увеличивая гибкость при разработке конечных приложений. Технология FirmASIC объединяет различные подходы: аналоговый; цифровой; микропрограмм и хранения данных в энергонезависимой памяти в единой кремниевой платформе, которая может быть сфокусирована на получение оптимального соотношения цена/производительность для семейств конечных приложений. Конкретный набор функций, выполняемый устройствами, созданными по технологии FirmASIC, определяется загружаемым в них при инициализации микросхемы образом Function Image. Позднее в микросхему можно загрузить новый образ Function Images, который добавит дополнительные и расширенные функции, расширит или модифицирует возможности конечного изделия без необходимости изменения конструкции устройства.

Микросхемы, созданные по технологии FirmASIC, существенно снижают время разработки конечных изделий и обладают рядом коммерческих преимуществ по сравнению с заказными ASIC, структурированными ASIC, FPGA и DSP решениями. Кроме того, их можно настроить для повышения общей защищенности системы и защиты интеллектуальной собственности при использовании стандартных продуктов, ориентированных на конкретные приложения.

Загрузка образа Function Image

В микросхеме CMX7262 реализован полный набор из стандартных функциональных блоков. Конкретная связь между блоками и алгоритмы их работы определяются файлом-образом Function Image: файл данных загружается в устройство во время инициализации. Образ Function Image конфигурирует подсистемы CMX7262 и задает специ-фический набор функций. Файлы-образы для устройства можно заменить новой версией с расширенными функциональными возможностями и новыми связями между блоками.

Процедура обновления Function Image

Для обновления Function Image образа выполняется следующая последовательность действий:

  1. Скачать файл-образ Function Image с официального сайта CML www.cmlmicro.com.
  2. Сохранить файл Function Image во флэш-памяти микроконтроллера или E2PROM, связанной с CMX7031/CMX7041.
  3. Два варианта загрузки Function Image в микросхему CMX7031/CMX7041:
  • из флэш-памяти микроконтроллера через C‑BUS;
  • из памяти E2PROM.
  1. После загрузки Function Image работа устройства инициализируется командой Activation Code через C‑BUS.

 

Средства для изучения возможностей CMX7262

Микросхема CMX7262 разработана для гибкого и удобного подключения к микроконтроллеру или процессору радиостанции Digital PMR. CMX7262 можно подключить непосредственно к процессору CMX7131/7141 для dPMR-радиостанции, чтобы получить высокоинтегрированное законченное dPMR-решение.

В микросхеме используется запатентованная компанией CML технология FirmASIC для создания компонент-системы. Встроенная подсистема конфигурируется с помощью файла данных формата Function Image, который загружается при инициализации микросхемы и определяет набор ее функциональных возможностей. Образ Function Image можно загружать автоматически, с помощью управляющего микроконтроллера, через последовательный интерфейс C‑BUS или из внешней микросхемы энергонезависимой памяти. Функциональные возможности микросхемы можно расширить путем загрузки обновленного файла в формате Function Image. Операция загрузки обновления файла образа возможна и в полевых условиях.

На рис. 9 показан пример реализации радиостанции стандарта Digital PMR.

Типовая реализация радиостанции стандарта Digital PMR

Рис. 9. Типовая реализация радиостанции стандарта Digital PMR

Для демонстрации функциональных возможностей микросхем семейства CMX7x6x компания CML разработала и выпускает специальный набор PE0601‑xxxx Platform Evaluation Kit.

Набор PE0601‑xxxx Platform Evaluation Kit

Набор PE0601‑xxxx Platform Evaluation Kit разработан для того, чтобы помочь в изучении микросхем семейства CMX7x6x, выполненных по технологии FirmASIC, и разработке приложений для них.

Набор выполнен в виде популярной печатной платы, на которой смонтирована ИС CMX7x6x и все необходимые дополнительные компоненты и схемы. Кроме того, на плате установлены стабилизированные блоки питания, позволяющие работать как от единственного источника питания с напряжением 5 В, так и от двухполярного источника с напряжением ±5 В, при необходимости использования инструментальных интерфейсов. Внешний вид основной платы набора показан на рис. 10.

Набор PE0601-xxxx Platform Evaluation Kit

Рис. 10. Набор PE0601-xxxx Platform Evaluation Kit

Плата снабжена разъемом интерфейса C‑BUS, позволяющим PE0601 работать посредством подключения к любому из двух портов C‑BUS интерфейсной карты CML PE0002 Interface Card. При этом управление микросхемой CMX7x6x осуществляется с помощью графического программного обеспечения (GUI), запускаемого на ПК. Вторым вариантом использования PE0601 является непосредственное соединение между интерфейсом C‑BUS CMX7x6x и пользовательским микроконтроллерным приложением. Такая конфигурация предназначена для разработки и тестирования конечных решений или системой эмуляции.

Файл данных Function Image (FI) CMX7x6x можно загрузить, при подаче напряжения питания, непосредственно в целевую ИС, используя интерфейс PE0002 или пользовательскую систему. В качестве альтернативного варианта образ, при подаче напряжения питания, может быть автоматически загружен из расположенной на плате микросхемы последовательной памяти. В таком случае в микросхему последовательной памяти на плате необходимо загрузить образ FI, используя закладку «Программирование последовательной памяти» GUI программного обеспечения карты PE0002, или любым другим способом с помощью подходящего программатора. Все необходимое ПО доступно на веб-сайте CML. Образы Function Image, пригодные для использования с микросхемами семейства CMX7x6x, можно загрузить с технического портала CML (CML Technical Portal).

Набор PE0601‑xxxx Platform Evaluation Kit предназначен для работы со следующими микросхемами:

  • CMX7163 — QAM-модем;
  • CMX7164 — многорежимный модем для беспроводного обмена данными;
  • CMX7261 — ИС голосового мультитранс-кодера;
  • CMX7262 — TWELP-вокодер для профессиональной радиосвязи;
  • CMX7861 — программируемый интерфейс для основной полосы частот.

Оценочные и демонстрационные средства

Для демонстрации базовых функций микросхемы CMX7262 компания CML Microcircuits выпускает средства ознакомления (рис. 11), разработки и отладки. Кроме того, с веб-сайта компании можно загружать скрипты, демонстрирующие особенности использования CMX7262 в различных конфигурациях.

Оценочные и демонстрационные средства для CMX7262

Рис. 11. Оценочные и демонстрационные средства для CMX7262

 

Заключение

В статье была рассмотрена микросхема современного вокодера CMX7262 компании CML Microcircuits, построенного по новейшей технологии TWELP сжатия/восстановления речевого сигнала, обеспечивающей высочайшее качество передачи звукового сигнала. Совместно с другими микросхемами семейства DURATalk вокодер CMX7262 позволяет проектировать законченные системы портативной наземной радиосвязи. Для сокращения времени оценки пригодности микросхем DURATalk для конкретных приложений компания CML разработала и выпускает ряд оценочных наборов, нацеленных на сокращение времени разработки и выхода конечного изделия на рынок. Технология FirmASIC загружаемого функционального образа позволяет проводить модернизацию функциональных возможностей конечного устройства путем простой смены прошивки, которую можно осуществить и в полевых условиях. Все это позволяет рекомендовать микросхемы DURATalk для использования при разработке новых устройств мобильной радиосвязи.

Литература
  1. CML Digital Voice Products. http://www.cmlmicro.com/products/Digital_Voice/ /ссылка утрачена/
  2. CML Evaluation and Demonstration Kits. http://www.cmlmicro.com/products/Evaluation/ /ссылка утрачена/
  3. DSP InnovationsбInc. http://www.dspini.com/index.php

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *