[发明专利]用SPI接口实现PCM信息交互的方法及语音终端设备

说明书

技术领域

本发明属于数字通信领域，具体涉及一种使用SPI接口实现PCM信息交互的方法及使用该方法的语音终端设备。

背景技术

语音是语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段，也是人类进行思维的一种依托。语音业务的传输始终是通信系统中最重要、最基本的核心功能之一，即便是在倡导多媒体业务的第三代甚至第四代数字移动通信系统中，语音业务也仍然是其主导业务。

PCM是脉冲编码调制(Pulse Code Modulation)的英文缩写，即对话音信号进行脉冲采样、数字量化、编码的过程。电话语音信号的频带限制在300Hz—3400Hz，为了将模拟的语音信号数字化，首先要对模拟信号进行脉冲采样（时间量化）,根据采样定理，对语音信号采样脉冲的频率至少为语音信号频率的两倍，CCITT标准规定为8kHz。然后再对采样得到的PAM脉冲进行幅度量化，每个脉冲幅度用8bit表示，这样每一路电话信号的PCM编码速率为8k×8bit=64kb/s。PCM信号被广泛用在电话交换机、网络电话机、光端机、综合接入设备、综合复用设备中。

在普通固定电话网中，电话机采集到模拟语音经电话线传输到局用交换机后才需要进行PCM编码，因此作为通信终端的电话机并不涉及PCM的数字编码与传输。随着通信向智能化、网络化方向发展，出现了越来越多的数字终端，如ISDN终端、移动电话、网络电话机等。语音的数字化可以直接在终端上完成，众多的专门的PCM编解码的集成电路芯片也应运而生，如华邦的W681512就是一款专门为终端设备进行语音PCM编解码的芯片。与此同时，微控制器普遍缺乏专门的PCM通信接口，这就需要微控制器能使用普通的通信接口完成与PCM编解码芯片的信息交互。

SPI是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，可处理多个连接到指定总线上的主机和从机。芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚。该接口一般使用4条线，串行时钟线（SCK），主机输入/从机输出线（MISO)，主机输出/从机输入线（MOSI），从机选择线（SSEL）。在数据传输中，主机总是会向从机发送一帧8到16个位的数据，而从机也总会向主机发送一帧字节数据。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。

一个SPI通信系统中，必须有主机。SPI总线可以配置成单主单从，单主多从。语音终端设备的微控制器与PCM编码器之间一般会通过专门PCM通讯接口进行，在语音通讯设备的研制过程中，严重限制了对微控制器的选择。对于没有PCM通讯接口的微处理器，可以使用SPI主机接口模拟PCM通讯接口，但这种方法仍将大量占用微控制的运算量，并不适用于大量的低成本微控制器。一个SPI通信系统中，必须有主机。外围的PCM编解码芯片提供的是SPI从机接口，需要微控制器提供SPI主机接口与PCM编解码连接。使用SPI接口传输64Kbits/s速率的G.711编码语音信息时，每秒需要8K次数据交互，而每次交互都需要微控制器参与时序的控制和数据的传输，显然将极大的占用微控制器的资源，而很多低端的微控制器则根本无法完成这样的操作。 

发明内容

本发明目的是：提供一种可以极大减少微控制器的运算量，降低对微控制器的要求的使用SPI接口实现PCM信息交互的方法及采用该方法的语音终端设备。

本发明的技术方案是：一种使用SPI接口实现PCM信息交互的方法，将微控制器的SPI接口与PCM编解码芯片的SPI接口连接，其特征在于，所述微控制器的SPI接口和PCM编解码芯片的SPI接口都设为从机接口，由外部时钟源提供SPI主机接口时钟。交互PCM信息的过程没有实际的SPI主机接口参与，而仅通过两个SPI从机接口独立自主的完成，最大程度降低微控制器在PCM信息收发过程中的运算量。

一种语音终端设备，包括微控制器和PCM编解码器，其特征在于，还包括可以提供SPI主机接口时钟的外部时钟源，所述外部时钟源与PCM编解码器的SPI接口以及被设为从机接口的微控制器的SPI接口相连。

进一步的，所述外部时钟源是所述微控制器内置的定时器。

进一步的，所述微控制器为使用直接内存存取方式完成对SPI外设接口的数据收发的微控制器。所述微控制器使用直接内存存取方式完成对SPI外设接口的数据收发，从而进一步的减少数据交换量。