簡述交換機(jī)的基本原理

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簡述交換機(jī)的基本原理范文第1篇

關(guān)鍵詞:雙音多頻(DTMF) sin函數(shù)計(jì)算 SPCE061A MATLAB仿真

在全世界范圍內(nèi),雙音多頻DTMF(Dual Tone Multi Frequency)信令逐漸使用在按鍵式電話機(jī)上,因其提供更高的撥號(hào)速率,迅速取代了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤式電話機(jī)使用的撥號(hào)脈沖信號(hào)。近年來,DTMF也應(yīng)用在交互式控制中,如語言菜單、語言郵件、來電顯示、電話銀行和ATM終端等。在芯片內(nèi)部沒有內(nèi)置DTMF產(chǎn)生器時(shí),用普通D/A甚至于用4~5個(gè)普通I/O口和簡單的電阻網(wǎng)絡(luò)來模擬D/A實(shí)現(xiàn)DTMF信號(hào)的產(chǎn)生,將擴(kuò)大DTMF在工程中的應(yīng)用,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。本文主要研究以上兩種用軟件產(chǎn)品 DTMF信號(hào)的方案。

DTMF信號(hào)由8個(gè)頻率兩兩組合而成。這8個(gè)頻率又分為低頻群和高頻群兩組。低頻群的4個(gè)頻率依次為697Hz、770Hz、852Hz、941Hz;高頻群的4個(gè)頻率依次為1209Hz、1336Hz、1477Hz、1336Hz。在通信領(lǐng)域應(yīng)用中,DTMF主要用于電話機(jī)撥號(hào)信號(hào)和CID(Caller Identification,來電顯示)信號(hào)的傳送。在應(yīng)用于電話機(jī)的撥號(hào)信號(hào)中,按照國家電信標(biāo)準(zhǔn),其信號(hào)持續(xù)時(shí)間和間隔時(shí)間都不小于40ms,而頻率偏差不大于±1.5%。

1 傳統(tǒng)的可編程硬件DTMF發(fā)生器原理

傳統(tǒng)的DTMF發(fā)生器芯片有Hotel公司的HT9200A/B、Mitel公司的MT8880等。部分MCU也內(nèi)置了DTMF發(fā)生器,其DTMF信號(hào)產(chǎn)生原理可簡述如下:

將振蕩器產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)分別送至兩個(gè)計(jì)數(shù)器,當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)設(shè)的值時(shí),產(chǎn)生一次反轉(zhuǎn)信號(hào)輸出,形成低頻方波。其中計(jì)數(shù)器寄存器可用軟件設(shè)置且有自動(dòng)裝載功能。通過這兩個(gè)計(jì)數(shù)器可設(shè)置輸出的兩路方波頻率。軟件編寫控制程序時(shí),只須將對(duì)應(yīng)頻率的計(jì)數(shù)值寫入控制寄存器便可自動(dòng)產(chǎn)生所需的頻率信號(hào)。

從以上兩路輸出的方波再進(jìn)行信號(hào)正弦化處理和幅度控制,然后將兩路信號(hào)同時(shí)送至信號(hào)混合器輸出。這樣,如果其中一路輸出的方波頻率接近DTMF低頻群中的一個(gè)頻率,而另一路接近DTMF高頻群中的一個(gè)頻率,從混合器輸出的信號(hào)便是所需的DTMF信號(hào)了。

2 用D/A產(chǎn)生DTMF信號(hào)

DTMF軟件產(chǎn)生器是基于兩個(gè)用軟件模擬的二階數(shù)字在弦波振蕩器,一個(gè)用于產(chǎn)生低頻,一個(gè)用于產(chǎn)生高頻。典型的DTMF信號(hào)頻率范圍是697Hz~1633Hz。選取8192Hz作為采樣頻率,即可滿足Nyquist條件。系統(tǒng)中信號(hào)合成的函數(shù)方程為

Y(n)=a0+a1sin(2·Pi·f0·n/fs)+a2sin(2·Pi·f1·n/fs) (1)

式中:a0為直流分量;f0、f1分別為DTMF中的低頻和高頻;fs為采樣頻率,在此定為8192Hz;a1、a2分別為f0、f1的振幅;n為采樣點(diǎn)數(shù)。

2.1 sin函數(shù)的計(jì)算

采樣頻率并不是DTMF的8個(gè)頻率中各頻率的整數(shù)倍,若采用查表法得到各采樣點(diǎn)處理的D/A輸出值,由于查表意味著輸出值周期性的出現(xiàn),則要求采樣頻率是輸出頻率的多個(gè)周期的整數(shù)倍。又由于輸出數(shù)據(jù)表中需要包括多個(gè)周期,而且要逼近上述的整數(shù)倍,因此輸出頻率必須是采樣頻率整數(shù)倍的倍數(shù)。由此產(chǎn)生以下幾個(gè)問題:

①多個(gè)周期的數(shù)據(jù)表較大(平均一個(gè)頻率20字左右);

②數(shù)據(jù)表中各數(shù)值的計(jì)算煩雜;

③產(chǎn)生的信號(hào)頻率存在頻偏。

若采用計(jì)算sin函數(shù)的方法,以上問題都將迎刃而解。只是,如何計(jì)算sin函數(shù)呢?在傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,處理浮點(diǎn)數(shù)比處理整數(shù)要復(fù)雜且占用CPU較多的時(shí)間;而在鄭易里片機(jī)系統(tǒng)中,一般對(duì)程序運(yùn)行的時(shí)間都有要求。因此,本文采用了定點(diǎn)小數(shù)近似表示浮點(diǎn)數(shù)的方法,再利用線性插值法計(jì)算各點(diǎn)處的正弦函數(shù)值。

定點(diǎn)小數(shù)的表示方法:將需要表示的小數(shù)空間乘上一個(gè)系數(shù)映射到整數(shù)所能所示的空間。本文使用16位的單片機(jī)SPCE061,其D/A的精度為10位,DAC輸出寄存器為16位數(shù)據(jù)的高10位;sin函數(shù)的值域?yàn)閇-1,+1],取整數(shù)域[0x0000,0x03ff]映射sin函數(shù)值中的[0,+1],取補(bǔ)數(shù)映射sin函數(shù)值中的負(fù)值,即可滿足DTMF輸出精度要求。要求將1映射為0x03ff,因此,當(dāng)函數(shù)值為正時(shí),應(yīng)乘以0x03ff即1023,經(jīng)取整后作為計(jì)算sin函數(shù)子程序的輸出;當(dāng)函數(shù)值為負(fù)時(shí),只須將對(duì)應(yīng)的正時(shí)的函數(shù)值取補(bǔ)便可得到。

計(jì)算sin函數(shù)時(shí),將0~2π映射為整數(shù)域的[0x0000,0x4000],因此,可通過整數(shù)域的第13和12位獲得象限信息。查表時(shí)只計(jì)算第一象限[0, π/2]的正弦值,其它象限的函數(shù)仁政由三角函數(shù)公式計(jì)算得到。第一象限sin函數(shù)的計(jì)算:0~π/2被映射到整數(shù)域的[0x0000,0x1000],將其分為16等分,將分割點(diǎn)上的函數(shù)值建立數(shù)據(jù)表,即將0、0x0100、0x0200等17個(gè)點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的正弦值列表,若弧度值x介于兩分割點(diǎn)x1與x2之間,則通過查表獲得sin(x1)與sin(x2),則有:

sin(x)=sin(x1)+[sin(x2)-sin(x1)](x2-x1)/256

其它象限可根據(jù)三角函數(shù)公式獲得類似的計(jì)算公式。

2.2 DTMF信號(hào)的軟件合成

由于在DTMF的傳輸過程中,高頻在線路中的傳輸損耗比低頻高,為了保證信號(hào)到達(dá)交換機(jī)時(shí)高、低頻信號(hào)電平基本相當(dāng),在DTMF信號(hào)產(chǎn)生器中,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定頻率組合中高頻分量電平應(yīng)比低頻分量電平高2±1dB。在DTMF硬件產(chǎn)生器中,這一處理是在高、低頻信號(hào)混合器之間的低頻通道中加適當(dāng)?shù)乃p電路完成的;而在用D/A產(chǎn)生DTMF信號(hào)的過程中,高、低頻信號(hào)的混合也是由軟件完成的。因此,必須在高、低頻信號(hào)的產(chǎn)生過程中就考慮使低頻信號(hào)的振幅略低于高頻信號(hào),這樣才能從輸出的信號(hào)中獲得所需的電平差。由2.1中所描述的sin函數(shù)計(jì)算得的函數(shù)值,為實(shí)際函數(shù)值的1023倍。式(1)中,取y(n)的電壓范圍為0~5V,直流分量a0為2V;令高頻信號(hào)的電平為Sh,低頻信號(hào)的電平為S1,單位為dBm,則有

Sh=-20lg(Vh/V0) S1=-20lg(V1/V0) 1

取Vh/V1=6/5,則Sh-S1≈1.6dB,即取a1為5,a2為6,即可得到高、低頻的電平差為1.6dB的信號(hào)。將y(n)映射為SPCE061的D/A輸出值[0x0000,0xffc0],則DAC的輸出為(0xffc0/5)·y(n),公式如下:

設(shè) A=1023sin(2·Pi·f0·n/fs)

B=1023sin(2·f1·n/fs)(n=0,1,2…)

DAC(n)=(0xffc0/5) ·y(n)=

簡述交換機(jī)的基本原理范文第2篇

畢業(yè)論文答辯自述稿范文

尊敬的各位老師：

下午好！

我是通信工程專業(yè)14級(jí)秋季班的郭勝強(qiáng)，學(xué)號(hào)1409421031001，這篇論文是在我的指導(dǎo)老師李彥菲副教授及南廣學(xué)院何光威副教授的悉心指點(diǎn)下完成的，論文的選題是經(jīng)該論文選題是經(jīng)李老師審核通過并給我提出此文的寫作基調(diào)和原則，何老師在我撰寫論文的過程中付出了大量心血，本文經(jīng)過一二三稿并最終定稿，這期間何老師對(duì)我的論文進(jìn)行了詳細(xì)的修改和指正，并給予我許多寶貴的建議和意見，給予了我極大的幫助。在專業(yè)知識(shí)水平上，二位老師敢于嘗試、鍥而不舍、推陳出新的的精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，在此我謹(jǐn)向李老師、何老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。不管今天答辯的結(jié)果如何，我都會(huì)由衷的感謝二位老師的幫助和指導(dǎo)，感謝各位評(píng)委老師的批評(píng)指正。

下面我將這篇論文的畢業(yè)論文選題的目的、意義、寫作內(nèi)容、成果、結(jié)論、存在的不足向各位老師作簡要的陳述。

首先，我想談?wù)劄槭裁催x這個(gè)題目及這篇文章的目的和意義。

我當(dāng)時(shí)之所以選擇《基于FPGA的數(shù)字音頻信號(hào)源設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)》這個(gè)題目是因在日常遇到的問題中有很多需要進(jìn)行聲音處理，所以選用FPGA器件實(shí)現(xiàn)音頻信

號(hào)源處理的方案，即對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行了采集、處理、傳輸存儲(chǔ)和還音回放工作以及如何在噪聲環(huán)境中如何能有效地地把需要的語音信號(hào)提取出來，消除或者衰減噪聲，從而顯著提高數(shù)字音頻信號(hào)源的質(zhì)量方面的工作。另對(duì)系統(tǒng)如何進(jìn)行聲音信號(hào)采集、聲音信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼、壓縮、聲音信號(hào)濾波、音頻信號(hào)輸出、傳輸、還音等工作進(jìn)行了探討。

其次，我想談?wù)勥@篇文章的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容。

我的論文主要分為以下5個(gè)部分：

第一部分主要音頻采集、數(shù)據(jù)處理部分基本原理

首先使用話筒把收集到的語言信號(hào)作為輸入信號(hào)，然后將收集到的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電信號(hào)，耳機(jī)播放的聲音是由經(jīng)過濾波后轉(zhuǎn)換的模擬音頻信號(hào)；LM4550(AC-972.1)芯片將輸入的模擬音頻信號(hào)經(jīng)過采樣、量化、編碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)；FPGA中的AC-97模塊用來發(fā)送及接收256bit的串行數(shù)據(jù)流，具有I/O的18位立體聲PCM數(shù)據(jù)端口；AC-97Commands的命令則是用來執(zhí)行初始化命令和設(shè)置放大器增益等；FPGA通過配置接口編寫Verilog程序來控制LM4550(AC-972.1)芯片的正常工作；FPGA和LM4550(AC-972.1)芯片通過數(shù)據(jù)傳輸接口實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)編碼后的的發(fā)送與接收；FIR濾波器將LM4550傳輸來的數(shù)字化音頻數(shù)據(jù)處理后，經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸接口傳送到LM4550(AC-972.1)芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，其模擬信號(hào)由耳機(jī)線路輸出。

第二部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸部分，本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸部分?jǐn)M采用以太網(wǎng)傳輸，具體來說使用3類雙絞線的l0BASE-T方式，在上一節(jié)中提到的通過幀結(jié)構(gòu)封裝，多路時(shí)分復(fù)用后的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)后，通過以太網(wǎng)芯片，對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行IP包的封裝，封裝好的IP包，通過RJ45的接口，經(jīng)華為QuidwayS2700series交換機(jī)，再通過RJ45的接口按照協(xié)議傳送到服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)流信息存儲(chǔ)到服務(wù)器上。

第三部分是還音部分

還音是整個(gè)音頻系統(tǒng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)[6]，還音的過程是這樣的，通過網(wǎng)絡(luò)將服務(wù)器中的數(shù)據(jù)流信息傳送過來，由于先前對(duì)多路音頻進(jìn)行了時(shí)分復(fù)用，所以在此首先對(duì)數(shù)據(jù)流信息進(jìn)行解復(fù)用，解復(fù)用后，生成多路音頻數(shù)據(jù)流，將每一路音頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行幀結(jié)構(gòu)解析，去除幀頭，幀尾，通道號(hào)，時(shí)間同步信號(hào)信息，糾錯(cuò)碼信息，同時(shí)將時(shí)間同步信號(hào)信息和通道號(hào)信息提取出來，這樣就解析出來帶有通道的多路音頻數(shù)字信號(hào)，這些信號(hào)之間的延遲信息通過時(shí)間同步信號(hào)信息來體現(xiàn)，然后將每一通道的音頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸一化處理，形成可以播放的wav文件，根據(jù)通道號(hào)和時(shí)間同步信號(hào)信息通過不同的揚(yáng)聲器播放出來，到此，就完成了還音的過程。

第四部分主要是各模塊的設(shè)計(jì)

（一）音頻采集、處理硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)（二）傳輸部分平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)（三）還音部分平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

第五部分主要是系統(tǒng)的綜合測試和整體實(shí)現(xiàn)（一）采集、處理部分的整體實(shí)現(xiàn)

（二）系統(tǒng)功能驗(yàn)證和效果分析及硬件實(shí)物驗(yàn)證（三）傳輸存儲(chǔ)和還音部分綜合測試和整體實(shí)現(xiàn)

我的論文結(jié)論是：本課題研究了基于FPGA的數(shù)字音頻源設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并利用FPGA設(shè)計(jì)了對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行了采集、處理、回放以及如何在噪聲環(huán)境中如何能有效地地把需要的語音信號(hào)提取出來，消除或者衰減噪聲。同時(shí)進(jìn)行了傳輸存儲(chǔ)和還音重放的設(shè)計(jì)工作，

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中以Xilinx公司Spartan-6系列XC6SLX45芯片為核心芯片，通過XC6SLX45芯片控制LM4550將麥克風(fēng)采集到的語音信號(hào)實(shí)時(shí)的處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)據(jù)傳給主控制芯片XC6SLX45，對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除非有用信號(hào)。利用FPGA(FieldProgrammableGateArray，可編程門陣列)可反復(fù)編程、擦除、使用的特點(diǎn)成功的解決了語音濾波器可重構(gòu)的特點(diǎn)。本文中基于FPGA的音頻采集系統(tǒng)中的濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)靈活、實(shí)時(shí)性好、通用性強(qiáng)、占用資源少、運(yùn)行速率高等優(yōu)點(diǎn)。

本文對(duì)系統(tǒng)如何進(jìn)行聲音信號(hào)采集、聲音信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼、壓縮、聲音信號(hào)濾波、音頻信號(hào)輸出、傳輸、還音等工作進(jìn)行了探討。本論文主要完成工作如下：

1.實(shí)現(xiàn)了音頻的采集，信號(hào)穩(wěn)定。

2.對(duì)音頻信號(hào)的處理完成了簡單的同步處理，3.對(duì)音頻信號(hào)采用時(shí)分復(fù)用方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。4.完成了對(duì)信號(hào)的測試。

5.接收的音頻數(shù)據(jù)能夠通過軟件解析接出來。

6.本系統(tǒng)把從話筒收集到的語音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)據(jù)傳給主控制FPGA芯片XC6SLX45，然后對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理，通過設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器來處理噪聲信號(hào)，消除或者衰減噪聲。

7.借助MATLAB軟件來設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器，使用FDATooI工具箱設(shè)計(jì)濾波器的系數(shù)。利用MATLAB/Simulink建模及算法級(jí)仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)濾波器的可行性。

8.采用時(shí)下比較流行的SystemGenerator設(shè)計(jì)FPGA的方式，構(gòu)建了音頻采集系統(tǒng)中的濾波器的硬件模型。完成了采集模塊、時(shí)鐘控制模塊、按鍵防抖動(dòng)模塊、濾波系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)與仿真，并在ISE軟件中進(jìn)行了綜合，驗(yàn)證了軟件設(shè)計(jì)的可行性。

最后，我想談?wù)勥@篇文章存在的不足。本文設(shè)計(jì)把首先對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行量化采集，其次量化音頻信號(hào)通過FPGA數(shù)據(jù)處理，是否通過FIR數(shù)字濾波器輸出，然后通過異步串口輸出存儲(chǔ)，最終通過軟件解碼，對(duì)音頻量化信號(hào)歸一化處理，將聲音回放出來。整個(gè)過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。但是還存在一些問題，需要進(jìn)一步的改進(jìn)和加強(qiáng)。

1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面有新的改進(jìn)2.獲取更高精度的音頻數(shù)據(jù)。