數(shù)字音頻信號的無線發(fā)送 - 數(shù)字音頻信號的無線發(fā)送和無線傳輸設(shè)計

4 數(shù)字音頻信號的無線發(fā)送

nRF24Z1可工作于發(fā)送模式或接收模式。當(dāng)Mode引腳接高電平時為發(fā)送模式，發(fā)送音頻數(shù)據(jù)；接低電平時，則接收音頻數(shù)據(jù)。nRF24Z1芯片的發(fā)送端和接收端分別采用MCU進行控制。

PIC18系列單片機是MicroChip公司推出的增強型8位單片機，具有高性能的RISC結(jié)構(gòu)CPU、精簡指令集和多種中斷方式，且執(zhí)行速度快、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器容量大、功能強。此外，具有最大64 KB可尋址的線性程序存儲空間和最大3 936寧節(jié)的可尋址的線性數(shù)據(jù)存儲空間。因此選用PIC18系列單片機來控制nRF24Z1芯片。

nRF24Z1具有串行主接口和串行從接口。如果選擇串行主接口，則由nRF24Z1控制單片機運作。為了方便功能的增加，選擇nRF24Z1的串行從接口，采用I2C總線通信模式。將PIC18F46K20的RC3和RC4引腳分別接nRF24Z1的SSCL和SSDA引腳，并采用模擬I2C總線通信的方法實現(xiàn)連接。I2C總線通信模式連接成功后，由I2C總線向nRF24Z1寫入相應(yīng)的寄存器配置值，令其啟動。

nRF24Z1的ATX端接入+5 V直流電源，ARX端接上+3 V電壓后，nRF24Z1執(zhí)行上電復(fù)位。上電后，單片機先完成自身的初始化配置，并完成nRF24Z1相應(yīng)寄存器的初始化配置。nRF24Z1發(fā)送端初始化配置如表1所列。

初始化配置完成后，ATX和ARX間將進行射頻鏈路的初始化，嘗試建立通信鏈路。ATX在有效頻段內(nèi)探訪具有正確ID的ARX單元，通過在所有可能的頻道上發(fā)送短的搜索包來試圖與ARX建立鏈接，直到收到來自ARX的應(yīng)答包。ATX在每個頻道上發(fā)送一個包，并等待一定的時間以確定是否有應(yīng)答。而ARX也在所有可用的頻道上監(jiān)聽搜索包來試圖與ATX建立鏈接。當(dāng)收到一個搜索包時，ARX將回送一個應(yīng)答包來確認一個可用的鏈接。鏈路建立后，發(fā)射模塊給接收模塊發(fā)送私密地址，接收模塊將配置私密的地址，然后返回應(yīng)答信號。鏈路建立后音頻序列將通過nRF24 Z1以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送出去，配對的接收端收到音頻序列后再進行相應(yīng)的處理。

5 數(shù)字音頻信號的無線接收

nRF24Z1的Mode腳接低電平，處于音頻接收模式。同樣采用PIC18系列單片機控制nRF24Z1芯片，音頻接收機的配置和控制數(shù)據(jù)通過I2C接口輸入。nRF24Z1接收端初始化配置如表2所列。

為了實現(xiàn)滿意的音頻質(zhì)量，采用QoS機制。自適應(yīng)跳頻是集成的一部分。自適應(yīng)跳頻算法所使用的頻率由38個頻率寄存器所指定。發(fā)送端和接收端所使用的丁作頻率根據(jù)時間和空中出現(xiàn)的噪聲而進行改變。跳頻序列也由連續(xù)寄存器CH0～CH37指定。因此在初始化配置時，發(fā)送端和接收端設(shè)置同一基本跳頻序列，這樣也可以使建鏈時間最短。

接收端收到數(shù)字音頻無線信號后，可分別通過S／PDIF或I2S接口輸出音頻信號。本文采用I2S接口輸出，并選用WM8711BL的DAC芯片進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出模擬音頻并用耳機接收。WM8711BL芯片具有I2C總線接口，采用PIC18系列單片機對其相應(yīng)的寄存器地址進行初始化配置。WM8711BL初始化配置如表3所列。

DAC芯片將數(shù)字音頻轉(zhuǎn)變?yōu)樽笥衣暤赖哪M音頻，實現(xiàn)相應(yīng)的模擬接收。此時輸出的音量為固定值，為了控制音量的增減，設(shè)置兩個開關(guān)按鍵，通過PIC18系列單片機PD0和PD1口進行控制。

為了能夠節(jié)省電量的損耗，平時讓射頻芯片處于掉電模式，通過中斷喚醒或定時器喚醒功能使其恢復(fù)工作狀態(tài)。

結(jié)語

本文介紹了如何將機頂盒音頻信號通過nRF24Z1射頻芯片實現(xiàn)數(shù)字音頻無線傳輸。采用PIC18系統(tǒng)單片機進行配置，處理速度快。整個系統(tǒng)傳輸速率高、體積小、攜帶方便，且通信距離遠，可廣泛用于無線耳機、無線音響等產(chǎn)品中。