音频编解码器CMX649与单片机的接口设计

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2024年1月19日发(作者：)

音频编解码器CMX649与单片机的接口设计

中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊

音频编解码器CMX649与单片机的接口设计

梁光胜范争争

(华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206)

摘要:介绍CMX649数字音频接口嵌入式电路结构和引脚功能,给出在单片机系统中采用MSP430F147与

CMX649硬件接口和软件实现方法,同时介绍基于CMX649的C-BUS总线格式及应用设计.

关键词:语音;寄存器;编码;解码;初始化;数据传输

无线传输技术对语音信号数字化处理要求较高,尤其

在通信产品中,系统所选用的器件要求低电压供电,低功耗,

运行速度快及体积小等.音频编解码器CMX649不但有上

述优点,还有其他语音芯片所没有的优点,最明显的就是

它能提供ADM,PCM两种编码模式.

一

,CMX649芯片的内部结构和功能特点

CMX649是由CML公司研制开发的一种支持CVSD

语音编码调制的芯片,其内部结构框图如图1所示.它不

仅具有全双工的ADM(CVSD),u律,A律和线性PCM

编码功能,也具有ADM与PCM的码制转换功能,为无线

语音应用提供一种低成本,低功耗的理想解决方案,广泛

应用于低成本无线耳机,数字无绳电话,全双工数字语音

收发系统以及便携式数字语音通信设备等.

图1CMX649芯片内部结构框图

二,CMX649芯片的引脚功能和配置寄存器

649芯片的引脚(排列图见图2)功能

STRB

ENCoDEVAD

VDD

MIC0UT

MIC十

MI(一

VBfAS

AUDIOOUT

VSS

DECoDEVAD

TXDATE

TXCLK

CSN

SCl—K

CMD

RPLY

IRQN

XTAL/CLK

RXClK

RXDATE

图2CMX649~1脚排列图

1[STRB]:8/16缓冲串行脉冲信号的I/0;

2[ENCVAD】:编码器的语音活动检测器输出;

3[VDD】:正电源;

4[MICOUT]:麦克风放大器的模拟输出信号,

5【MIC+】:麦克风放大器的同相模拟输入,

6[MIC一】:麦克风放大器的反相模拟输人;

7【VBIAS】:不适合的外部应用的缓冲;

8[AUDIOOUT】:解码器的模拟输出信号;

9[VSS】:地;

IO[DECVAD】:解码器的语音活动检测器输出;

1I[RXDATA】:接收信号的串行数据输入l

I2[RXCLKJ:解码数据时钟;

13[XTAL/CLK】:4-16MHz晶体振荡器输入;

14[IRQN】,I5[RPLY】,l6[CMD】,l7ISCLK】,

18[CSN】为C-BUS控制信号I

19[TXCLK】:编码数据输出时的时钟信号

20[TXDATA】:编码数据输出.

649芯片的配置寄存器

为了使CODEC能够正常工作并产生预期的音频效果,

必须对相应的寄存器进行配置.CMX649提供了32个映像

寄存器,如表1所示.

表1CMX649配置寄存器

地址寄存器名称地址寄存器名称

$1总复位SD8解码ADM输入

$61AAF/AIF带宽SE0编码模式和设置

$62侧音电平SEl编码ADM控制

$63音频输入电平CTRL$E2编码VAD入口

$64电源控制1$E3编码偏移电平

$65电源控制2$E7编码线性PCM入口

$70编解码模式控制$E8编码ADM输入.

$71扰频器控制$80编解码器状态(READ)

$72时钟分频器$D4解码VAD电平输出

$73时钟源控制SD5解码器偏移级输出

$8l解码中断控制$D6线性PCM解码器输出

$DO解码模式和设置$DA解码ADM输出

SDl解码ADM控制$E4编码VAD电平输出

$D2解码VAD人口$E5编码器偏移级输出

$D3解码偏移电平$E6线性PCM编码器输出

SD7解码线性PCM人口$EA编码ADM的输出

三.CMX649芯片与单片机接口电路的设计

本文采用TI公司的高性能低功耗单片机MSP430F147,

+作者简介:梁光胜,男,华北电力大学电气与电子工程学院,副教授.

～一～

加"¨

◇

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音频编解码器0MX649~单片机的接口设计

L}_STRBTXDATA20pI/S0姗P3.3,~P1.I/TA0

l8MK

1VDDCSNP1.5,TA0

l?

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Rl矗舡C0UTSCLKp1.6ITAI

R4I5h缸C?I-C五田16P1

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R3≥T皿CRpLY15pi.3,T蚰

fJ714

i5广C5vBSmQNp1.0/TACLK

0UT+I4lI8AUD10Ⅺ.

真IL,CLK13p1.4/$五正CLK

VCC珏3lIiC7

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~18二aN∞IAgcVSSRXCLKp3.Ll1LS0U珊NDEC0DEVA璃XDATAp3.

2/S0MmpI.2iTA1

l

图3硬件电路原!哩图

它与CMX649的接口电路如图3所示.

模拟音频信号由4脚进入CMX649,在芯片内部经过

放大,编码,压缩混响,滤波后送到数字信号接口电路,

再从CMX649的20脚输出,并送到MSP430的SOM10引脚.

CMX649芯片的14脚IRQN,15脚RPLY,16脚CMD,

17脚SCLK,18脚CSN与MSP430F147的TACLK,

TA3,TA2,TA1,TAO引脚连接组成C-BUS总线,完

成数字音频信号的音量,高低音等控制.之后再加载到数

字信号处理,数字插补滤波器,噪声滤波器等一系列数字

信号处理电路,完成数字信号的解码,使数字信号达到比

较高的信噪比.经过数模转换器(DAC)变成模拟信号,

放大后从CMX649芯片8脚输出高质量音频信号,给后续

功放电路.

四,CMX649的单片机控制软件的设计

1.C-BUS工作时序

数字语音处理模块的所有相关参数均是通过C-BUS

来写入寄存器进行控制的.C-BUS是同步串行控制器

("C)接口的简称,可以很容易通过软件程序对通用C

的I/O管脚进行控制.C-BUS总线接口的控制信号包括

IRQN,RPLY,CMD,SCLK,CSN.

CMD即命令数据(CommandData),是用来传输设

备配置寄存器地址和数据到CMX649的,其传输的第一个

字节叫"地址/命令"字节,它具体指定要操作的CML

设备和寄存器.RPLY即回复数据(ReplyDate),是从

CMX649向MSP430控制器传输的请求数据,只有当一个

命令(请求)通过命令数据线发送到CML设备时,回复数

据才是有效的.芯片选择位(CSN)必须在低电平时才能

传输,否则,就停止传输.

两字节C-BUS总线在CMX649和MSP430之间传输

的工作时序如图4所示.

软件设计

CODEC部分的软件设计主要包括串行口的初始化,

CMX649内部寄存器的初始化以及串行口接收中断程序.

软件开发工具为IARWorkbenchforMSP4304.20,采

S呈RLCL0C

COMMANDl螽

]

DnlntH町LMLdeIcc

图4C-BUS工作时序

用汇编语言编程.

(1)CMX649内部寄存器初始化程序的设计.根据实

际情况,通过CMX649的32个配置寄存器可以进行编码

方式和采样速率的选取,功率的控制,编/译码的相关算

法以及其他的一些功能参数的配置操作.编码器与译码器

的设置是CMX649配置的核心部分,包括:编码器与译码

器的数据输入/输出路径,编码方式,压扩算法,量化步

长的选取,I序与n序积分器的使用方式以及积分器的时间,

因子的设定等因素,这些配置均通过编码器和译码器的相

关寄存器进行参数选取.

CMX649的初始化程序:

M0V.B#55H,TXBUF0;确认CMX649音频

无输出

MOV.B#80H,IE1;USART0TX输入

使能

BIS.B#10H,P1SEL;使能CMX649时钟

MOV.W#GEN—RST,R13{$01总复位

CALL#CBUSW1;清除所有只写寄存器

M0V.W#AIF—AAF—BW,R14;$61AAF/

AIF频带宽度

MOV.W#0000H,Rl3;2.9kHz

CALL#CBUSW2

MOV.W#ENC—OFFSET,R15;$E3编码补

偿水平

M0V.W#0000H,R14'

MOV.W#0004H,R13

音频编解码器CMX649~单片机的接口设计

CALL#CBUSW3

RET

(2)MSP430与CMX649之间数据传输程序的设计.

MSP430通过串行通信模块USARTO的SPI3线方式控制

CMX649的语音数据流,其数据传输流程如图5所示.需

说明的是,只有通信双方的扰码信息经过交换,ID号匹配后,

接收到的语音数据才能送人CMX649进行语音编码和译码,

否则被拒绝送入CMX649,目的是为了加强通信的安全性.

中颧襁序始

/

CMX649(FJID怒>—堡

交抉拭码信怠

簿待iD麟

歼始将缓存R)uFO和

TXB~Oq蜉谶街数字节

孥eM鬟9进行接唆吩滋

数镶字节交换究攀,

重鬻檬惑能诈戮器

(l|断运嘲),,

.—....一

/

图5MSP430与CMX649间的数据传输流程图

1)检查CMX649的ID是否匹配.

CMX649_TRANSFER

ID649,MASTERl_ID;检

查ID是否正确

JEQCORRECT__ID;如果不正确发送空闲

模式到CMX649

MOV.B#55H,RFR),LBUF(T0649一CNTR)

JMPCMX649一TRANSFER1

C0RRECTjD

BIT.W#SCRAM—D0NE,PROG～FLAGS;

JZSCRANLEXCHANGED;

BIS.B#AMPl_SHDN—PIN'

JMPCMX649_TRANSFER1

SCRAM—EXCHANGED

BIG.B#AMP_SHDN—PIN;使能音频放大器

2)CMX649传送和接收数据CMX649一TRANSFER1.

0,RFTX—BUF(FR0M649一

CNTR);把CMX649里的数据发送到RFTX—BUF

_BUF(T0649一CNTR),TXBUF0;

把RFTX—BUF里的数据发送到CMX649

3)重置标志位,计数器.

649一CNTR;递减CMX649缓冲计

数器

JNREsET_FROM649l判断缓冲区是否满

CMP.W#BEGIN—RFTX,FROM649一CNTRl当缓

冲计数器等于BEGIN—RFTX时RF—TX开始发送

JNEDONT_START—RF—-TX

五,总结

CMX649是一款多功能的,非常适合语音系统的芯片,

它拥有高性能的数字特性,TI公司推出的MSP430F147单

片机高性能低功耗,本系统集合这两个芯片的优势,在实

际应用中有着广泛的前景.本文用MSP430F147单片机作

为例说明其与CMX649的接口技术,但基本原理和方法可

以广泛推广到其他MSP430系列的单片机.

参考文献:

【l】649DamSh~t[Z].2002.

[2】CMLMmrodrc~.CMX649RecommendedSettings[Z].

2003.

【3】胡大可.MSP430系列超低功耗l6位单片机原理与应用[M】.

北京:北京航空航天大学出版社,2000.

本文标签： 语音寄存器控制编码单片机