CN111614847A - 话音通道遥控单元 - Google Patents
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Abstract
话音通道遥控单元属于对空语音业务技术领域，尤其涉及一种话音通道遥控单元。本发明提供一种话音通道遥控单元。本发明包括ARM单片机控制电路、FPGA控制电路、音频转换电路、耳麦接口电路、音频接口电路和电源电路，ARM单片机控制电路的显示信号输出端口与液晶屏信号输入端口相连，ARM单片机控制电路的检测信号输入端口与FPGA控制通信电路的检测信号输出端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与耳麦接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与音频接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入输出端口与音频转换电路的控制信号输入输出端口相连。
Description
技术领域
本发明属于对空语音业务技术领域，尤其涉及一种话音通道遥控单元。
背景技术
在民用航空中，语音通信系统是民用航空通信中最关键的一环。现有语音通信设备一般只有一个信道，通讯定向，在对多个频率通信时需要安装多个终端设备，造成工作空间变窄，设备数量增多，操作繁琐。另在一些小型机场或空管站安装一整套内话系统又浪费资源，增加成本。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种话音通道遥控单元。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括ARM单片机控制电路、FPGA控制电路、音频转换电路、耳麦接口电路、音频接口电路和电源电路，ARM单片机控制电路的显示信号输出端口与液晶屏信号输入端口相连，ARM单片机控制电路的检测信号输入端口与FPGA控制通信电路的检测信号输出端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与耳麦接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与音频接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入输出端口与音频转换电路的控制信号输入输出端口相连，电源电路的电能输出端口分别与ARM单片机控制电路的电能输入端口、FPGA控制电路的电能输入端口、音频转换电路的电能输入端口、耳麦接口电路的电能输入端口、音频接口电路的电能输入端口相连。
作为一种优选方案，本发明还包括网络接口电路，网络接口电路与ARM单片机控制电路的信号传输端口相连。
作为另一种优选方案，本发明所述ARM单片机控制电路采用STM32单片机F4系列芯片U23，U23的1～4脚分别与第一RX-、第一RX+、第一TX-、第一TX+对应相连，U23的7脚与发光二极管D34阴极相连，D34阳极通过电阻R93接+3.3V；
U23的8～11脚分别与第二RX-、第二RX+、第二TX-、第二TX+对应相连；
U23的14脚接发光二极管D35阴极相连，D35阳极通过电阻R94接+3.3V；
U23的27脚接W25Q64FV芯片U24的6脚，U24的1脚接U23的30脚，U24的2脚接U23的28脚，U24的3脚通过电阻R96接+3.3V，U24的4脚接GND，+3.3V通过电容C71接GND，U24的5脚接U23的29脚，U24的7脚通过电阻R95接+3.3V，U24的8脚接+3.3V；
U23的61脚接PHD8_2MM接插件J13的4脚，J13的1脚接+3.3V，J13的2脚接分别与U23的63脚、二极管D36的阳极、电容C72负极相连，C72正极分别与电阻R97一端、开关K1一端、电阻R98一端相连，K1另一端接GND，R98另一端接U23的66脚，J13的3脚接U23的92脚，J13的5脚接U23的91脚，J13的6脚接U23的62脚，J13的7、8脚接GND；
U23的70脚通过电阻R99接NET_LINK3，U23的89脚分别与电阻R102一端、FM24V01A芯片U25的6脚相连，U23的90脚分别与U25的5脚、电阻R101一端相连，U25的4脚分别与U25的7脚、U25的3脚、U25的2脚、U25的1脚、电容C75一端相连，C75另一端分别与+3.3V、U25的8脚、R102另一端、R101一端相连；
U23的120脚通过电阻R100接NET_LINK4，U23的117脚分别与电容C74一端、PG1端相连，C74另一端接GND，U23的116脚分别与电容C73一端、PG2端相连，C73另一端接GND。
作为另一种优选方案，本发明所述FPGA控制电路采用EP1C12Q芯片U14，U14的145脚分别与电阻R51一端、PHD10_2MM接插件J8的3脚相连，J8的1脚分别与EPCS4芯片U13的6脚、U14的36脚相连，J8的2脚接GND，J8的4脚接+3.3V，J8的5脚分别与电阻R52一端、U14的26脚相连，R51另一端分别与+3.3V、R52另一端、电阻R53一端相连，R53另一端接U14的146脚；
J8的6脚分别与电阻R54一端、U14的33脚相连，R54另一端接GND；
J8的7脚分别与U13的2脚、U14的25脚相连，J8的8脚分别与U13的1脚、U14的24脚相连，J8的9脚分别与U13的5脚、U14的37脚相连；J8的10脚接GND；
U13的8、7、3脚接+3.3V，U13的4脚接GND，+3.3V通过电容C43接GND；
U14的148脚与PHD6_2MM接插件J9的1脚相连，J9的2脚接U14的155脚，J9的3脚接U14的147脚，J9的4脚接U14的149脚，J9的5脚接GND，J9的6脚接+3.3V；
U14的28脚接晶振X1，+3.3V通过电容C44接GND；
+1.5V分别与电容C35一端、电容C36一端相连，C35另一端分别与C36另一端、GND相连，+3.3V分别与电容C37一端、电容C38一端、电容C39一端、电容C40一端相连，电容C37另一端、电容C38另一端、电容C39另一端、电容C40另一端接GND；
AS1117-1.5芯片V1的3脚接+3.3V，V1的1脚接GND，V1的2、4脚分别与+1.5V、电容C42一端、电容C41一端相连，C42另一端分别与GND、C41另一端相连。
作为另一种优选方案，本发明所述音频转换电路采用PCM3000芯片U8，U8的15脚通过电容C14接B01F1000FV1BF90R2芯片FILTER的IN1端，U8的12脚通过电容C15接FILTER的IN2端，FILTER的OUT1、OUT2端分别与AUDIO_OUT1、AUDIO_OUT2对应相连；
U8的1脚通过电容C16接AUDIO_IN1端，U8的6脚通过电容C17接AUDIO_IN2端；
U8的7脚分别与电容C18一端、电容C19一端相连，C18另一端接AGND，C19另一端分别与电容C20一端、U8的8脚相连，C20另一端接AGND；
U8的9脚分别与电容C22一端、电容C21一端相连，C21另一端接AGND，C22另一端分别与电容C23一端、U8的10脚相连，C23另一端接AGND；
U8的2脚分别与A+5V、电容C26一端相连，C26另一端分别与AGND、电容C24一端、电容C25一端、电容C27一端、电容C28一端、U8的3脚相连，U8的4脚分别与电容C24另一端、电容C27另一端相连，U8的5脚分别与C25另一端、C28另一端相连；
U8的14脚分别与A+5V、电容C30一端相连，U8的11脚分别与电容C29一端、电容C31一端相连，U8的13脚分别与电容C29另一端、电容C31另一端、电容C30另一端、AGND相连；
U8的23脚分别与+5V端、电容C32一端相连，C32另一端分别与GND、U8的24脚相连；
U8的16～19、28、25、26、27、22脚分别与LRCK、BCK、DIN、DOUT、nRST、MC、MD、ML、CLK对应相连。
作为另一种优选方案，本发明所述耳麦接口电路包括PHD102MM接插件J4、PHD102MM接插件J5、PHD62MM接插件J6和OEP30W芯片U11，J4的1脚依次通过电阻R37、电容C33接EAR_OUT1，J4的3脚接3H7/SMD芯片U9的2脚，U9的1脚通过电阻R39接+3.3V，U9的4脚分别与电阻R38一端、PTT_IN1相连，R38另一端接+3.3V，U9的3脚接GND，J4的7脚接MIC_IN1，J4的10脚分别与二极管D8阳极、二极管D10阴极、电阻R40一端、CON_AD1相连，D8阴极接+3.3V，D10阳极接GND，R40另一端接+3.3V；
J5的1脚依次通过电阻R41、电容C34接EAR_OUT2，J5的3脚接3H7/SMD芯片U10的2脚，U10的1脚通过电阻R43接+3.3V，U10的4脚分别与电阻R42一端、PTT_IN2相连，R42另一端接+3.3V，U10的3脚接GND，J5的7脚接MIC_IN2，J5的10脚分别与二极管D13阳极、二极管D15阴极、电阻R44一端、CON_AD2相连，D13阴极接+3.3V，D15阳极接GND，R44另一端接+3.3V；
J6的1脚分别与电阻R45一端、CODE_OUT_A相连，J6的3脚分别与电阻R46一端、CODE_OUT_B相连，J6的5脚分别与电阻R47一端、CODE_KEY相连，R45另一端、R46另一端、R47另一端接+3.3V；
U11的1、2脚分别与PH_2.0_2PIN接插件J7的1、2脚对应相连，U11的7脚接3H7/SMD芯片U12的4脚，U12的3脚接AGND，U12的2脚接GND，U12的1脚通过电阻R50接SPK_MUTE，U11的5脚分别与电阻R48一端、电阻R49一端相连，R48另一端接SPK_AUDIO，R49另一端分别与U11的6脚、AGND相连；
作为另一种优选方案，本发明所述音频接口电路包括RJ45-LED接插件J1、RJ45X4-180接插件J2和RJ45X4-180接插件J3，J2的1～8脚分别与第一TX+、第一TX-、第一RX+、第一RX-、第一SQL-、第一SQL+、第一PTT-、第一PTT+对应相连，J2的9脚通过电阻R19接+3.3V，J2的10脚接LED1，J2的11脚通过电阻R21接+3.3V，J2的12脚接LED2；
J2的13～20脚分别与第二TX+、第二TX-、第二RX+、第二RX-、第二SQL-、第二SQL+、第二PTT-、第二PTT+对应相连，J2的21脚通过电阻R23接+3.3V，J2的22脚接LED3，J2的23脚通过电阻R25接+3.3V，J2的24脚接LED4；
J2的25～32脚分别与第三TX+、第三TX-、第三RX+、第三RX-、第三SQL-、第三SQL+、第三PTT-、第三PTT+对应相连，J2的33脚通过电阻R29接+3.3V，J2的34脚接LED5，J2的35脚通过电阻R31接+3.3V，J2的36脚接LED6；
J2的37～44脚分别与第四TX+、第四TX-、第四RX+、第四RX-、第四SQL-、第四SQL+、第四PTT-、第四PTT+对应相连，J2的45脚通过电阻R33接+3.3V，J2的46脚接LED7，J2的47脚通过电阻R35接+3.3V，J2的48脚接LED8；
J3的1～8脚分别与第五TX+、第五TX-、第五RX+、第五RX-、第五SQL-、第五SQL+、第五PTT-、第五PTT+对应相连，J3的9脚通过电阻R20接+3.3V，J3的10脚接LED15，J3的11脚通过电阻R22接+3.3V，J3的12脚接LED16；
J3的13～20脚分别与第六TX+、第六TX-、第六RX+、第六RX-、第六SQL-、第六SQL+、第六PTT-、第六PTT+对应相连，J3的21脚通过电阻R24接+3.3V，J3的22脚接LED13，J3的23脚通过电阻R26接+3.3V，J3的24脚接LED14；
J3的25～32脚分别与第七TX+、第七TX-、第七RX+、第七RX-、第七SQL-、第七SQL+、第七PTT-、第七PTT+对应相连，J3的33脚通过电阻R30接+3.3V，J3的34脚接LED11，J3的35脚通过电阻R32接+3.3V，J3的36脚接LED12；
J3的37～44脚分别与第八TX+、第八TX-、第八RX+、第八RX-、第八SQL-、第八SQL+、第八PTT-、第八PTT+对应相连，J3的45脚通过电阻R34接+3.3V，J3的46脚接LED9，J3的47脚通过电阻R36接+3.3V，J3的48脚接LED10；
J1的1～8脚分别与第九TX+、第九TX-、第九RX+、第九RX-、第九SQL-、第九SQL+、第九PTT-、第九PTT+对应相连，J1的9脚通过电阻R27接+3.3V，J1的10脚接LED17，J1的11脚通过电阻R28接+3.3V，J1的12脚接LED18。
作为另一种优选方案，本发明所述网络接口电路包括SP3232EEN芯片U26、RJ45-LED接插件J17和RJ45-LED接插件J16，U26的1脚通过电容C76接U26的3脚，U26的4脚通过电容C77接U26的5脚，U26的2脚通过电容C79接+3.3V，U26的6脚通过电容C80接GND，U26的10脚分别与LCD_TX、Header 3X2接插件P1的1脚相连，U26的9脚通过电阻R105分别与LCD_RX、P1的4脚相连，U26的8脚与P1的6脚相连，U26的7脚与P1的3脚相连，U26的15脚分别与电容C78一端、GND相连，C78另一端分别与U26的16脚、+3.3V相连；P1的2脚接八脚接插件J15的4脚，P1的5脚接八脚接插件J15的5脚；J15的6脚通过电阻R106接LCD_BUSY；
J17的1、2、3、6、10、12脚分别与第一TX+、第一TX-、第一RX+、第一RX-、第一LED1、第一LED2对应相连，J17的9脚通过电阻R109接+3.3V，J17的11脚通过电阻R110接+3.3V；
J16的1、2、3、6、10、12脚分别与第二TX+、第二TX-、第二RX+、第二RX-、第二LED1、第二LED2对应相连，J16的9脚通过电阻R107接+3.3V，J16的11脚通过电阻R108接+3.3V。
作为另一种优选方案，本发明所述电源电路包括LM2596芯片V2、AS1117-2.5芯片V3、LM2596/V-12V芯片V4、LM2596/V-5V芯片V5、LT1963芯片U22和LM2596/V-3.3芯片V6，V2的1脚接+24V，V2的5、3脚分别与GND、V2的6脚、二极管D23阳极、电容C58负极、电容C59一端、电阻R79一端相连，D23阴极分别与V2的2脚、电感L1一端相连，L1另一端分别与电容C58正极、C59另一端、+7V、电阻R78一端相连，V2的4脚分别与电阻R78另一端、R79另一端相连；
V4的1脚接+24V，V4的5、3脚分别与GND、V4的6脚、二极管D30阳极、电容C63负极、电容C64一端、电阻R87一端相连，D30阴极分别与V4的2脚、电感L2一端相连，L2另一端分别与电容C63正极、C64另一端、+12V、电阻R86一端相连，V4的4脚分别与电阻R86另一端、R87另一端相连；
V3的3脚接+5V，V3的1脚接GND，V3的2、4脚分别与+2.5V、电容C57一端、电容C56一端相连，电容C57另一端、电容C56另一端接GND；
V5的1脚接+24V，V5的5、3脚分别与GND、V5的6脚、二极管D32阳极、电容C66负极、电容C67一端相连，D32阴极分别与V5的2脚、电感L3一端相连，L3另一端分别与电容C66正极、C67另一端、+5V、V5的4脚相连；
U22的8、5脚接+7V，U22的7、6脚分别与GND、U22的3脚、电阻R90一端、电阻R91一端相连，R90另一端分别与U22的2脚、电阻R88一端相连，R88另一端分别与U22的1脚、A+5V、电容C65正极相连，C65负极分别与R91另一端、GND相连；
V6的1脚接+24V，V6的5、3脚分别与GND、V6的6脚、二极管D33阳极、电容C69负极、电容C70一端相连，D33阴极分别与V6的2脚、电感L4一端相连，L4另一端分别与电容C69正极、C70另一端、+3.3V、V6的4脚相连。
作为另一种优选方案，本发明所述电源电路包括二脚接插件J10、二脚接插件J11、3H7芯片U20、3H7芯片U21和发光二极管D31，J10的2脚通过保险丝F5分别与+24VA、二极管D24阳极相连，J10的1脚接二极管D25阴极，D25阳极分别与二极管D28阳极、电容C60负极、电容C61负极、电容C62一端、GND相连，J11的2脚通过保险丝F6分别与+24VB、二极管D27阳极相连，D27阴极分别与D24阴极、C60正极、C61正极、+24V、C62另一端相连，D28阴极接J11的1脚；
+24VA分别与电阻R80一端、二极管D26阴极相连，R80另一端接PNP三极管Q1发射极，Q1基极分别与D26阳极、电阻R81一端相连，Q1集电极接U20的1脚，R81另一端分别与GND、U20的2脚相连，U20的4脚接+3.3V，U20的3脚分别与电阻R82一端、PG2相连，R82另一端接GND；
+24VB分别与电阻R83一端、二极管D29阴极相连，R83另一端接PNP三极管Q2发射极，Q2基极分别与D29阳极、电阻R84一端相连，Q2集电极接U21的1脚，R84另一端分别与GND、U21的2脚相连，U21的4脚接+3.3V，U21的3脚分别与电阻R85一端、PG1相连，R85另一端接GND。
本发明有益效果。
本发明ARM单片机控制电路可读取液晶屏按键状态及耳麦接口状态。FPGA控制电路可控制音频的接收和发送。
本发明设置液晶屏显示电路，便于相关信息的显示和控制信号的输入。
本发明是对空业务终端设备，用于通过音频接口电路对外连接发射机和接收机，进行音频数据交互，通过单片机控制电路对电台信号进行收发控制，实现对空通信功能。
本发明耳麦接口可对音频数据进行播放。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1～10为本发明电路原理图。图3、4为FPGA控制电路。
图11为本发明控制流程图。
图12为本发明解码值曲线图。
图13为本发明u-law和A-law曲线图。
具体实施方式
如图所示，本发明包括ARM单片机控制电路、FPGA控制电路、音频转换电路、耳麦接口电路、音频接口电路和电源电路，ARM单片机控制电路的显示信号输出端口与液晶屏信号输入端口相连，ARM单片机控制电路的检测信号输入端口与FPGA控制通信电路的检测信号输出端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与耳麦接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与音频接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入输出端口与音频转换电路的控制信号输入输出端口相连，电源电路的电能输出端口分别与ARM单片机控制电路的电能输入端口、FPGA控制电路的电能输入端口、音频转换电路的电能输入端口、耳麦接口电路的电能输入端口、音频接口电路的电能输入端口相连。
还包括网络接口电路，网络接口电路与ARM单片机控制电路的信号传输端口相连。
所述ARM单片机控制电路采用STM32单片机F4系列芯片U23，U23的1～4脚分别与第一RX-、第一RX+、第一TX-、第一TX+对应相连，U23的7脚与发光二极管D34阴极相连，D34阳极通过电阻R93接+3.3V；
U23的8～11脚分别与第二RX-、第二RX+、第二TX-、第二TX+对应相连；
U23的14脚接发光二极管D35阴极相连，D35阳极通过电阻R94接+3.3V；
U23的27脚接W25Q64FV芯片U24的6脚，U24的1脚接U23的30脚，U24的2脚接U23的28脚，U24的3脚通过电阻R96接+3.3V，U24的4脚接GND，+3.3V通过电容C71接GND，U24的5脚接U23的29脚，U24的7脚通过电阻R95接+3.3V，U24的8脚接+3.3V；
U23的61脚接PHD8_2MM接插件J13的4脚，J13的1脚接+3.3V，J13的2脚接分别与U23的63脚、二极管D36的阳极、电容C72负极相连，C72正极分别与电阻R97一端、开关K1一端、电阻R98一端相连，K1另一端接GND，R98另一端接U23的66脚，J13的3脚接U23的92脚，J13的5脚接U23的91脚，J13的6脚接U23的62脚，J13的7、8脚接GND；
U23的70脚通过电阻R99接NET_LINK3，U23的89脚分别与电阻R102一端、FM24V01A芯片U25的6脚相连，U23的90脚分别与U25的5脚、电阻R101一端相连，U25的4脚分别与U25的7脚、U25的3脚、U25的2脚、U25的1脚、电容C75一端相连，C75另一端分别与+3.3V、U25的8脚、R102另一端、R101一端相连；
U23的120脚通过电阻R100接NET_LINK4，U23的117脚分别与电容C74一端、PG1端相连，C74另一端接GND，U23的116脚分别与电容C73一端、PG2端相连，C73另一端接GND。
所述FPGA控制电路采用EP1C12Q芯片U14，U14的145脚分别与电阻R51一端、PHD10_2MM接插件J8的3脚相连，J8的1脚分别与EPCS4芯片U13的6脚、U14的36脚相连，J8的2脚接GND，J8的4脚接+3.3V，J8的5脚分别与电阻R52一端、U14的26脚相连，R51另一端分别与+3.3V、R52另一端、电阻R53一端相连，R53另一端接U14的146脚；
J8的6脚分别与电阻R54一端、U14的33脚相连，R54另一端接GND；
J8的7脚分别与U13的2脚、U14的25脚相连，J8的8脚分别与U13的1脚、U14的24脚相连，J8的9脚分别与U13的5脚、U14的37脚相连；J8的10脚接GND；
U13的8、7、3脚接+3.3V，U13的4脚接GND，+3.3V通过电容C43接GND；
U14的148脚与PHD6_2MM接插件J9的1脚相连，J9的2脚接U14的155脚，J9的3脚接U14的147脚，J9的4脚接U14的149脚，J9的5脚接GND，J9的6脚接+3.3V；
U14的28脚接晶振X1，+3.3V通过电容C44接GND；
+1.5V分别与电容C35一端、电容C36一端相连，C35另一端分别与C36另一端、GND相连，+3.3V分别与电容C37一端、电容C38一端、电容C39一端、电容C40一端相连，电容C37另一端、电容C38另一端、电容C39另一端、电容C40另一端接GND；
AS1117-1.5芯片V1的3脚接+3.3V，V1的1脚接GND，V1的2、4脚分别与+1.5V、电容C42一端、电容C41一端相连，C42另一端分别与GND、C41另一端相连。
通过SQL信号可设置静噪和话音两种激活模式。
静噪模式：对模拟信号、数字信号以及设备允许接收的其他信号。
话音激活模式：开启话音激活模式时，判断并处理输入信号，采集语音信号、筛除背景噪声信号。
通过设备设置菜单选择静噪模式或话音激活模式，从而设置FPGA芯片对输入音频信号的采集模式。包括：I/O脚高低电平采集和音频幅值采集。
所述音频转换电路采用PCM3000芯片U8，U8的15脚通过电容C14接B01F1000FV1BF90R2芯片FILTER的IN1端，U8的12脚通过电容C15接FILTER的IN2端，FILTER的OUT1、OUT2端分别与AUDIO_OUT1、AUDIO_OUT2对应相连；
U8的1脚通过电容C16接AUDIO_IN1端，U8的6脚通过电容C17接AUDIO_IN2端；
U8的7脚分别与电容C18一端、电容C19一端相连，C18另一端接AGND，C19另一端分别与电容C20一端、U8的8脚相连，C20另一端接AGND；
U8的9脚分别与电容C22一端、电容C21一端相连，C21另一端接AGND，C22另一端分别与电容C23一端、U8的10脚相连，C23另一端接AGND；
U8的2脚分别与A+5V、电容C26一端相连，C26另一端分别与AGND、电容C24一端、电容C25一端、电容C27一端、电容C28一端、U8的3脚相连，U8的4脚分别与电容C24另一端、电容C27另一端相连，U8的5脚分别与C25另一端、C28另一端相连；
U8的14脚分别与A+5V、电容C30一端相连，U8的11脚分别与电容C29一端、电容C31一端相连，U8的13脚分别与电容C29另一端、电容C31另一端、电容C30另一端、AGND相连；
U8的23脚分别与+5V端、电容C32一端相连，C32另一端分别与GND、U8的24脚相连；
U8的16～19、28、25、26、27、22脚分别与LRCK、BCK、DIN、DOUT、nRST、MC、MD、ML、CLK对应相连。
所述耳麦接口电路包括PHD10_2MM接插件J4、PHD10_2MM接插件J5、PHD6_2MM接插件J6和OEP30W芯片U11，J4的1脚依次通过电阻R37、电容C33接EAR_OUT1，J4的3脚接3H7/SMD芯片U9的2脚，U9的1脚通过电阻R39接+3.3V，U9的4脚分别与电阻R38一端、PTT_IN1相连，R38另一端接+3.3V，U9的3脚接GND，J4的7脚接MIC_IN1，J4的10脚分别与二极管D8阳极、二极管D10阴极、电阻R40一端、CON_AD1相连，D8阴极接+3.3V，D10阳极接GND，R40另一端接+3.3V；
J5的1脚依次通过电阻R41、电容C34接EAR_OUT2，J5的3脚接3H7/SMD芯片U10的2脚，U10的1脚通过电阻R43接+3.3V，U10的4脚分别与电阻R42一端、PTT_IN2相连，R42另一端接+3.3V，U10的3脚接GND，J5的7脚接MIC_IN2，J5的10脚分别与二极管D13阳极、二极管D15阴极、电阻R44一端、CON_AD2相连，D13阴极接+3.3V，D15阳极接GND，R44另一端接+3.3V；
J6的1脚分别与电阻R45一端、CODE_OUT_A相连，J6的3脚分别与电阻R46一端、CODE_OUT_B相连，J6的5脚分别与电阻R47一端、CODE_KEY相连，R45另一端、R46另一端、R47另一端接+3.3V；
U11的1、2脚分别与PH_2.0_2PIN接插件J7的1、2脚对应相连，U11的7脚接3H7/SMD芯片U12的4脚，U12的3脚接AGND，U12的2脚接GND，U12的1脚通过电阻R50接SPK_MUTE，U11的5脚分别与电阻R48一端、电阻R49一端相连，R48另一端接SPK_AUDIO，R49另一端分别与U11的6脚、AGND相连。
本发明可设置教员和学员两种模式。耳麦接口的PTT IN1和PTT IN2管脚，PTT IN1对应教员模式，PTT IN2对应学员模式，ARM单片机控制电路识别PTT IN1的优先级高于PTTIN2的优先级。
本发明设置两个话筒接口(MIC)，分别是教员(CO)级和学员(OP)级。教员的优先级高于学员。当CO级PTT按下通话时，OP级按下PTT，当前通话不会被中断，OP级通话无效；当OP按下PTT处于通话状态时，CO级按下PTT，当前OP通话中断，并建立新的通话。
所述音频接口电路包括RJ45-LED接插件J1、RJ45X4-180接插件J2和RJ45X4-180接插件J3，J2的1～8脚分别与第一TX+、第一TX-、第一RX+、第一RX-、第一SQL-、第一SQL+、第一PTT-、第一PTT+对应相连，J2的9脚通过电阻R19接+3.3V，J2的10脚接LED1，J2的11脚通过电阻R21接+3.3V，J2的12脚接LED2；
J2的13～20脚分别与第二TX+、第二TX-、第二RX+、第二RX-、第二SQL-、第二SQL+、第二PTT-、第二PTT+对应相连，J2的21脚通过电阻R23接+3.3V，J2的22脚接LED3，J2的23脚通过电阻R25接+3.3V，J2的24脚接LED4；
J2的25～32脚分别与第三TX+、第三TX-、第三RX+、第三RX-、第三SQL-、第三SQL+、第三PTT-、第三PTT+对应相连，J2的33脚通过电阻R29接+3.3V，J2的34脚接LED5，J2的35脚通过电阻R31接+3.3V，J2的36脚接LED6；
J2的37～44脚分别与第四TX+、第四TX-、第四RX+、第四RX-、第四SQL-、第四SQL+、第四PTT-、第四PTT+对应相连，J2的45脚通过电阻R33接+3.3V，J2的46脚接LED7，J2的47脚通过电阻R35接+3.3V，J2的48脚接LED8；
J3的1～8脚分别与第五TX+、第五TX-、第五RX+、第五RX-、第五SQL-、第五SQL+、第五PTT-、第五PTT+对应相连，J3的9脚通过电阻R20接+3.3V，J3的10脚接LED15，J3的11脚通过电阻R22接+3.3V，J3的12脚接LED16；
J3的13～20脚分别与第六TX+、第六TX-、第六RX+、第六RX-、第六SQL-、第六SQL+、第六PTT-、第六PTT+对应相连，J3的21脚通过电阻R24接+3.3V，J3的22脚接LED13，J3的23脚通过电阻R26接+3.3V，J3的24脚接LED14；
J3的25～32脚分别与第七TX+、第七TX-、第七RX+、第七RX-、第七SQL-、第七SQL+、第七PTT-、第七PTT+对应相连，J3的33脚通过电阻R30接+3.3V，J3的34脚接LED11，J3的35脚通过电阻R32接+3.3V，J3的36脚接LED12；
J3的37～44脚分别与第八TX+、第八TX-、第八RX+、第八RX-、第八SQL-、第八SQL+、第八PTT-、第八PTT+对应相连，J3的45脚通过电阻R34接+3.3V，J3的46脚接LED9，J3的47脚通过电阻R36接+3.3V，J3的48脚接LED10；
J1的1～8脚分别与第九TX+、第九TX-、第九RX+、第九RX-、第九SQL-、第九SQL+、第九PTT-、第九PTT+对应相连，J1的9脚通过电阻R27接+3.3V，J1的10脚接LED17，J1的11脚通过电阻R28接+3.3V，J1的12脚接LED18。
本发明为多信道(音频接口电路AUDIO1至AUDIO8和PTTSQL1至PTTSQL8)同时发射和接收控制信号的终端设备，一台本发明设备可同时与八个频率通道(音频接口电路AUDIO1至AUDIO8和PTTSQL1至PTTSQL8)通信，实现一对多操控，集中控制，各通道间切换(通过ARM单片机控制电路对应信道的“RX”或“TX”进行控制，使其处于开启状态。按下PTT键控时，液晶屏显示相应提示信号“PTT”。有SQL信号时，液晶屏显示相应提示信号“SQL”)。
所述网络接口电路包括SP3232EEN芯片U26、RJ45-LED接插件J17和RJ45-LED接插件J16，U26的1脚通过电容C76接U26的3脚，U26的4脚通过电容C77接U26的5脚，U26的2脚通过电容C79接+3.3V，U26的6脚通过电容C80接GND，U26的10脚分别与LCD_TX、Header 3X2接插件P1的1脚相连，U26的9脚通过电阻R105分别与LCD_RX、P1的4脚相连，U26的8脚与P1的6脚相连，U26的7脚与P1的3脚相连，U26的15脚分别与电容C78一端、GND相连，C78另一端分别与U26的16脚、+3.3V相连；P1的2脚接八脚接插件J15的4脚，P1的5脚接八脚接插件J15的5脚；J15的6脚通过电阻R106接LCD_BUSY；
J17的1、2、3、6、10、12脚分别与第一TX+、第一TX-、第一RX+、第一RX-、第一LED1、第一LED2对应相连，J17的9脚通过电阻R109接+3.3V，J17的11脚通过电阻R110接+3.3V；
J16的1、2、3、6、10、12脚分别与第二TX+、第二TX-、第二RX+、第二RX-、第二LED1、第二LED2对应相连，J16的9脚通过电阻R107接+3.3V，J16的11脚通过电阻R108接+3.3V。
本发明有两个网络接口，八个Radio接口(音频接口部分里AUDIO1至AUDIO8和PTTSQL1至PTTSQL8)，任选一个Radio接口与控制电路相连。
所述电源电路包括LM2596芯片V2、AS1117-2.5芯片V3、LM2596/V-12V芯片V4、LM2596/V-5V芯片V5、LT1963芯片U22和LM2596/V-3.3芯片V6，V2的1脚接+24V，V2的5、3脚分别与GND、V2的6脚、二极管D23阳极、电容C58负极、电容C59一端、电阻R79一端相连，D23阴极分别与V2的2脚、电感L1一端相连，L1另一端分别与电容C58正极、C59另一端、+7V、电阻R78一端相连，V2的4脚分别与电阻R78另一端、R79另一端相连；
V4的1脚接+24V，V4的5、3脚分别与GND、V4的6脚、二极管D30阳极、电容C63负极、电容C64一端、电阻R87一端相连，D30阴极分别与V4的2脚、电感L2一端相连，L2另一端分别与电容C63正极、C64另一端、+12V、电阻R86一端相连，V4的4脚分别与电阻R86另一端、R87另一端相连；
V3的3脚接+5V，V3的1脚接GND，V3的2、4脚分别与+2.5V、电容C57一端、电容C56一端相连，电容C57另一端、电容C56另一端接GND；
V5的1脚接+24V，V5的5、3脚分别与GND、V5的6脚、二极管D32阳极、电容C66负极、电容C67一端相连，D32阴极分别与V5的2脚、电感L3一端相连，L3另一端分别与电容C66正极、C67另一端、+5V、V5的4脚相连；
U22的8、5脚接+7V，U22的7、6脚分别与GND、U22的3脚、电阻R90一端、电阻R91一端相连，R90另一端分别与U22的2脚、电阻R88一端相连，R88另一端分别与U22的1脚、A+5V、电容C65正极相连，C65负极分别与R91另一端、GND相连；
V6的1脚接+24V，V6的5、3脚分别与GND、V6的6脚、二极管D33阳极、电容C69负极、电容C70一端相连，D33阴极分别与V6的2脚、电感L4一端相连，L4另一端分别与电容C69正极、C70另一端、+3.3V、V6的4脚相连。
所述电源电路包括二脚接插件J10、二脚接插件J11、3H7芯片U20、3H7芯片U21和发光二极管D31，J10的2脚通过保险丝F5分别与+24VA、二极管D24阳极相连，J10的1脚接二极管D25阴极，D25阳极分别与二极管D28阳极、电容C60负极、电容C61负极、电容C62一端、GND相连，J11的2脚通过保险丝F6分别与+24VB、二极管D27阳极相连，D27阴极分别与D24阴极、C60正极、C61正极、+24V、C62另一端相连，D28阴极接J11的1脚；
+24VA分别与电阻R80一端、二极管D26阴极相连，R80另一端接PNP三极管Q1发射极，Q1基极分别与D26阳极、电阻R81一端相连，Q1集电极接U20的1脚，R81另一端分别与GND、U20的2脚相连，U20的4脚接+3.3V，U20的3脚分别与电阻R82一端、PG2相连，R82另一端接GND；
+24VB分别与电阻R83一端、二极管D29阴极相连，R83另一端接PNP三极管Q2发射极，Q2基极分别与D29阳极、电阻R84一端相连，Q2集电极接U21的1脚，R84另一端分别与GND、U21的2脚相连，U21的4脚接+3.3V，U21的3脚分别与电阻R85一端、PG1相连，R85另一端接GND。
本发明ARM单片机控制电路可读取液晶屏按键状态及耳麦接口PTT状态。FPGA控制电路可控制E&M四线的PTT,SQL，TX,RX信号，
本发明是对空业务终端设备，用于对外连接发射机和接收机(发射机和接收机分别与音频接口电路AUDIO1至AUDIO8和PTTSQL1至PTTSQL8连接，E&M四线RX、TX、PTT、SQL)，负责电台信号收发控制(收发控制由液晶屏中对应信道的“RX”或“TX”按键控制。“按下”状态允许接收和发送，“抬起”状态禁止接收和发送)，实现对空通信功能。设备提供八个信道的控制接口，具备E&M四线(RX、TX、PTT、SQL信号)接口。设备可支持八信道同时发射和接收控制信号，支持录音功能(将设备1至8信道的接收和发送音频混合成一路音频通过设备的EXT接口输出。
本发明接入使用系统后，可设置液晶屏中对应接口的“TX”处于开启状态，手柄PTT或脚踏开关键控按下时，液晶屏显示相应提示信号“PTT”，可设置在预设时间内可以正常发送音频，超出预设时间则禁止发送，需要重新激活PTT再次发送音频，防止长时间占用信道资源和对连接设备(电台)保护。
本发明接入使用系统后，可设置液晶屏显示，对应接口的“RX”处于开启状态时，如果此时有音频信号传入，液晶屏显示相应信道的提示信号“SQL”。
本发明话筒接口(MIC)可设置两个级别，分别是教员(CO)级和学员(OP)级。当CO级PTT按下通话时，OP级按下不会打断当前通话，且OP级通话无效；当OP按下PTT通话时，CO级按下PTT会打断当前通话，并建立新的通话。耳麦接口部分里PTT IN1和PTT IN2管脚，PTTIN1对应教员模式，PTT IN2对应学员模式，PTT IN1的优先级高于PTT IN2的优先级。
当激活PTT信号时，进行如下步骤：
1.首先判断PTT IN1是否有PTT信号。
2.如果有，则采集PTT IN1(教员)的音频数据，进行通话，放弃对PTT IN2(学员)的信号采集。
3.如果无，则采集PTT IN2(学员)的音频数据，进行通话。
4.循环判断，当PTT IN2(学员)通话时，此时PTT IN1(教员)有PTT信号，则放弃对PTT IN2(学员)的信号采集，自动切换对PTT IN1(教员)的音频数据采集，进行通话。
5.重复1-4步骤。
通过J6接口(连接音量调节旋钮)可进行扬声器和耳机的音量大小调节
本发明适用于中小型机场，塔台，空管站，航空公司。
所述EP1C12Q芯片U14采用以下算法：
式中，x为压缩归一化输入电压；y为压缩归一化输出电压；A为常数。
X从U8的1脚和6脚输入，F(x)为变换后的采样值，对应的解码公式为上面函数的反函数。
y是对F(x)进行量化(便于画图处理，是上面函数的反函数)后的采样值。
所述A＝87.6；压缩程度合适；在小信号信噪比受到的影响的比较小。
如图12所示，横坐标为变换后的采样值，纵坐标为解码值。
由此可见在输入的x为高值的时候，F(x)的变化是缓慢的，有较大范围的x对应的F(x)最终被量化为同一个y，精度较低。相反在低声强区域，也就是x为低值的时候，F(x)的变化很剧烈，有较少的不同x对应的F(x)被量化为同一个y。在声音比较小的区域，精度较高，便于区分，而声音比较大的区域，精度不是那么高。
所述X为13bit，最高位为符号位；前两行折线斜率为1/2，跟负半段的相应区域位于同一段折线上；对于3到8行，斜率分别是1/4到1/128，共6段折线，加上负半段对应的6段折线，总共13段折线。
g711a输入的是13位(S16的高13位)，便于数字设备进行快速运算。
1、取符号位并取反得到s。
2、获取强度位eee，获取方法如下表所示。
3、获取高位样本位wxyz。
4、组合为seeewxyz，将seeewxyz逢偶数为取补数，编码完毕。
示例：输入pcm数据为1234，二进制对应为(0000 0100 1101 0010)二进制变换下排列组合方式(0 00001 0011 010010)
1、获取符号位最高位为0，取反，s＝1
2、获取强度位00001，查表，编码制应该是eee＝011
3、获取高位样本wxyz＝0011
4、组合为10110011，逢偶数为取反为11100110，得到E6
通过下表，便于数字设备进行快速运算。
所述EP1C12Q芯片U14采用以下算法：
X为输入的采样值。
所述μ为255。
示例：
输入pcm数据为1234
1、取得范围值，查表得+2014 to+991 in 16 intervals of 64
2、得到基础值为0xA0
3、得到间隔数为64
4、得到区间基本值2014
5、当前值1234和区间基本值差异2014-1234＝780
6、偏移值＝780/间隔数＝780/64，取整得到12
7、输出为0xA0+12＝0xAC
算法表如下
如图13所示，u-law和A-law画在同一个坐标轴中就能发现A-law在低强度信号下，精度要高一些。
在开机上电后，有两个输出模式，第一个模式是MIC输出，判断是学员(op)还是教员(co)模式，判断tx是否按下，如果按下tx则进行音频采集、处理(通过u-law和A-law算法处理)、进而输出音频，如果tx处于抬起状态，则直接结束。第二个模式是Radio1-8路(SQL-音频)，当SQL处于静噪模式下，Rx按钮按下时进行正常显示采样处理，Rx抬起时则直接结束，当SQL处于音频激活模式下，当电平有效、Rx按下时，进行正常显示采样处理，当音频激活无效时，则直接结束。下面是该处理方式的算法代码：
int encode(char*a_psrc,char*a_pdst,int in_data_len,unsigned chartype)
{
int i；
short*psrc＝(short*)a_psrc；
int out_data_len＝in_data_len/sizeof(short)；
if(a_psrc＝＝NULL||a_pdst＝＝NULL){
return(-1)；
}
if(in_data_len<＝0){
return(-1)；
}
if(type＝＝G711_A_LAW){
for(i＝0；i<out_data_len；i++){
a_pdst[i]＝(char)linear2alaw(psrc[i])；
}
}else{
for(i＝0；i<out_data_len；i++){
a_pdst[i]＝(char)linear2ulaw(psrc[i])；
}
}
return(i)；
}
int decode(char*a_psrc,char*a_pdst,int in_data_len,unsigned chartype)
{
int i；
short*pdst＝(short*)a_pdst；
int out_data_len＝in_data_len/sizeof(char)；
if(a_psrc＝＝NULL||a_pdst＝＝NULL){
return(-1)；
}
if(type＝＝G711_A_LAW){
for(i＝0；i<out_data_len；i++){
pdst[i]＝(short)alaw2linear((unsigned char)a_psrc[i])；
}
}else{
for(i＝0；i<out_data_len；i++){
pdst[i]＝(short)ulaw2linear((unsigned char)a_psrc[i])；
}
}
return(i*sizeof(short))；
}
下面是A-law公式与算法代码
该代码高效可靠完成A-law按比例压缩，将16bit(实际是13bit，存储为16)的数据压缩为8bit，压缩比为2。
·采样率：8kHz
·信息量：64kbps/channel
·理论延迟：0.125msec
·品质：MOS值4.10
Claims (3)
1.话音通道遥控单元，包括ARM单片机控制电路、FPGA控制电路、音频转换电路、耳麦接口电路、音频接口电路和电源电路，其特征在于ARM单片机控制电路的显示信号输出端口与液晶屏信号输入端口相连，ARM单片机控制电路的检测信号输入端口与FPGA控制通信电路的检测信号输出端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与耳麦接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入端口与音频接口电路的控制信号输入端口相连，FPGA控制通信电路的控制信号输入输出端口与音频转换电路的控制信号输入输出端口相连，电源电路的电能输出端口分别与ARM单片机控制电路的电能输入端口、FPGA控制电路的电能输入端口、音频转换电路的电能输入端口、耳麦接口电路的电能输入端口、音频接口电路的电能输入端口相连。
2.根据权利要求1所述话音通道遥控单元，其特征在于还包括网络接口电路，网络接口电路与ARM单片机控制电路的信号传输端口相连。
3.根据权利要求1所述话音通道遥控单元，其特征在于所述ARM单片机控制电路采用STM32单片机F4系列芯片U23，U23的1～4脚分别与第一RX-、第一RX+、第一TX-、第一TX+对应相连，U23的7脚与发光二极管D34阴极相连，D34阳极通过电阻R93接+3.3V；
U23的8～11脚分别与第二RX-、第二RX+、第二TX-、第二TX+对应相连；
U23的14脚接发光二极管D35阴极相连，D35阳极通过电阻R94接+3.3V；
U23的27脚接W25Q64FV芯片U24的6脚，U24的1脚接U23的30脚，U24的2脚接U23的28脚，U24的3脚通过电阻R96接+3.3V，U24的4脚接GND，+3.3V通过电容C71接GND，U24的5脚接U23的29脚，U24的7脚通过电阻R95接+3.3V，U24的8脚接+3.3V；
U23的61脚接PHD8_2MM接插件J13的4脚，J13的1脚接+3.3V，J13的2脚接分别与U23的63脚、二极管D36的阳极、电容C72负极相连，C72正极分别与电阻R97一端、开关K1一端、电阻R98一端相连，K1另一端接GND，R98另一端接U23的66脚，J13的3脚接U23的92脚，J13的5脚接U23的91脚，J13的6脚接U23的62脚，J13的7、8脚接GND；
U23的70脚通过电阻R99接NET_LINK3，U23的89脚分别与电阻R102一端、FM24V01A芯片U25的6脚相连，U23的90脚分别与U25的5脚、电阻R101一端相连，U25的4脚分别与U25的7脚、U25的3脚、U25的2脚、U25的1脚、电容C75一端相连，C75另一端分别与+3.3V、U25的8脚、R102另一端、R101一端相连；
U23的120脚通过电阻R100接NET_LINK4，U23的117脚分别与电容C74一端、PG1端相连，C74另一端接GND，U23的116脚分别与电容C73一端、PG2端相连，C73另一端接GND。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2020
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