摘要：本文介绍了基于freescale coldfire处理器系列的mcf5213芯片，以及zigbee无线通讯技术实现无线对讲系统的参考设计。硬件架构mcf5213处理器 mcf5213是freescale半导体公司coldfire系列嵌入式处理器中一款低成本、低功耗的32位微处理器。它提供了一个电路设计简单的单片式处理器解决方案，最高可配置256kb高性能、近乎单点接入、隔行扫描的可靠嵌入式闪存。mcf5213具有bga和qfp两种封装，主频最高为80mhz。 mcf521x处理器内部集成乘加器 (mac)完成类似dsp的功能，可以实现g.726格式的语音编解码软件，码流低、音效好。同时处理器具有低功耗特性，其内部的模块化时钟可以在所有运行模式下启用和停用，内部pll电路可以对系统时钟进行灵活的设置，其最大电流通常不超过1ma/mhz。 图1为mcf521x系列处理器内部架构图，mcf5213内置32kb sram、256kb flash。mcf521x处理器的flash 存储空间以及sram，可以容纳mc/os-ii操作系统在片内存储和运行，省去了一般嵌入式系统所需的外围存储芯片，简化了外围设计电路，也使得系统的整体成本大大降低。

图1 mcf521x处理器内部架构 除了处理器内置的存储器外，mcf521x系列处理器还集成了丰富的外设接口，以便于与其他系统的互连。外设包括：三个异步收发器(uart)、i2c、qspi、gpio、a/d、pwm、can总线等资源。如图2所示，可方便的扩展其他功能及和外部通讯。

图2：mcf5213内置资源可扩展丰富外设hhcf5213对讲机构 基于mcf5213处理器丰富的片内资源及低功耗设计，华恒科技提供的hhcf5213-r1 zigbee无线音频对讲系统架构如图3所示。

图3 基于mcf5213及zigbee无线技术的音频应用系统框图

系统构成g.726实时音频编解码 简单的音频采集回放过程：从麦克风输入的音频信号经ad转换，在cpu内进行g.726的压缩编码、解码后，从pwm口输出，再经一个积分电路、放大电路，输出音频信号。如图4所示。

图4音频回放流程图 音频采集由m5213处理器内部的ad接口直接支持，无须额外的codec芯片及复杂的电路。音频采样率设为8khz，即每隔125us采样一次；而对一个数据点进行g.726的压缩编码、解码所需时间约为80us，所以系统可以实现实时的g.726压缩编解码。 g.726编码简单来说就是把16bit的音频数据压缩为2bit的数据,解码则是把2bit的数据恢复成16bit的数据。目前我们提供的g.726编解码已经做成模块的形式，直接进行函数调用即可，在模块里进行音频数据的g.726压缩编解码。传入参数为一个指向音频数据的指针，传出参数编码、解码后的音频数据。将pwm用作d/a口解码输出音频时，需要一个由运放构成的积分放大电路。 对讲系统软件采用mc/os-ii嵌入式实时操作系统实现编程，例程从略。

zigbee无线音频传输 zigbee于2004年底通过ieee802.15.4标准，是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线传输将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。可以预计zigbee将广泛应用到包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等领域。 图5为freescale提供的符合ieee 802.15.4标准的mc13192射频数据调制解调器及系统框图。mc13192的特性包括： 根据ieee 802.15.4标准的zigbee技术；全频谱编码和译码； 经济高效的cmos设计几乎不需要外部元件； 可编程的时钟，供基带mcu使用； 标准的4线spi接口(以4mhz或更高频率运行)，7条gpio线路； 可编程的输出功率，为0 dbm~3.6dbm；在分组错误率为1%的情况下，其接收灵敏度达到-92dbm(典型值)；采用dsss扩频通信技术，最大速率为250kbps，共有16个信道。

图5：zigbee系统结构框图 zigbee是以一个个独立的工作节点为依托，通过无线通信组成星状、片状或网状网络，因此,每个节点的功能并非都相同。为降低成本，系统中大部分的节点为子节点，从组网通信上，它只是其功能的一个子集，称为精简功能设备；而另外还有一些节点，负责与所控制的子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路由的作用，称之为全功能设备(也称为协调器)。也就是说，基于hhcf5213-r1系统，可以实现点对点的直接音频双向传输，也可以通过zigbee的网关来实现无线数据的中转和互传,如图6所示。

图6 点对点音频无线传输系统功能框图

结语 基于mcf5213处理器和实时操作系统uc/os-ii，以及zigbee无线技术的高可靠性、低功耗的无线连接功能，可用于低码流音频、数据传输。华恒科技可提供有关开发工具及技术支持。