语音编解码芯片MT8965在ALU中的应用

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摘要：MT8965是一种功能较强的语音编解码芯片，它采用A律编码，可通过控制总线接收从处理器发出的控制信号来写控制寄存器，从而控制驱动输出信号。文章介绍了MT8965的性能特点及其在ALU中的应用。
    关键词：ALU；编解码；CODEC；摘挂机检测；MT8965

　　MT8965是MITEL公司生产的一种功能较强的PCM语音编解码芯片，它采用我国电信网及欧洲电信所采用的A率编码，符合CCITT的编解码标准；并与MITEL公司所提出的ST－BUS总线标准兼容。MT8965内部有两个寄存器，可以控制四个输出驱动信号。它有一条数据输入总线、一条数据输出总线和一条控制输入总线共三条总线，因而可接收处理器发出的控制信号。它包含的功能模块有：接收发送滤波器、输入输出寄存器、A／D和D／A转换以及控制寄存器等。其中控制寄存器的内容由控制总线上的数据决定，而驱动信号则由控制寄存器的内容决定，因而可以通过输入数据决定输出信号。

1  MT8965芯片说明

　　MT8965的管脚排列如图1所示：各管脚的说明如下：
　　1脚CSTi：控制信号输入总线，可通过CSTi来写控制寄存器A／B。
　　2脚DSTi：数字信号输入总线，可接收8kHz的PCM信号。
    3脚C2i：位同步时钟输入，频率为2．048kHz。
    4脚DSTo：数字信号输出总线，可用于输出编码后的PCM信号。
  　5脚VDD：输入＋5V的工作电压，输入误差不超过5％，即0．25V。
　　6脚：帧同步输入信号，可选为8kHz或16kHz（根据工作方式的不同）。
　　7脚CA：8kHz方波信号，用于决定芯片的工作方式和输入的控制字将被写到哪个寄存器。
　　8～11脚：SD0～SD3芯片驱动输出，其输出电平由控制寄存器B的内容决定。
    12脚VEE：－5V工作电压输入，其误差应不超过5％，即0．25V。
    13脚VX：模拟语音信号输入端，用于接收模拟信号并送到发送滤波器中。
    15脚VR：模拟语音信号输出端，用于输出解码后的模拟语音信号。
    17脚V_REF：2．5V参考电压，供芯片编解码使用。
    14脚ANUL：在该脚和GNDA（16脚）之间应接一个0．1μF的电容。

    MT8965芯片内部主要由编解码输入输出和控制信号输入输出两部分组成。其中编解码由输入输出滤波器和D／A及A／D转换器构成，而控制部分包括两个控制寄存器（A和B）和一个输出寄存器，主要用来从控制总线输入控制信号，并由四个驱动输出管脚SD0～SD3输出控制信号，其中SD0～SD2在高低电平间变换用来控制外围的逻辑和晶体管电路，例如线路振铃和消息等待指示等，SD3则主要用于外围模拟电路的驱动，如进出增益或滤波部分的切换（振铃滤波）。此芯片的功能模块图如图2所示。
    根据控制寄存器中的内容和CA输入信号的不同，此芯片可以工作在三种方式：
    （1）CA为－5V，CSTi为0V（GNDD）  
　　此时芯片处于正常操作状态，而MT8965作为编解码芯片可在PCM信号和模拟信号之间进行相互转换并输出。SD脚的驱动输出处于激活状态，其状态由控制寄存器B中的数据决定。而当CA为－5V，CSTi为＋5V（VDD）时，芯片处于能量禁止状态，此时任何输入数据都不会产生相应的输出，模拟信号输出管脚VR内部接地（GNDA），数字信号输出管脚DSTo的输出为高阻状态。

    （2）CA为－5V，且CSTi接收8位控制字  
　　此时CSTi与DSTi同步接收数字信号（即当F1i为低时，在3．9μs的时隙中接收8位数据，每125μs更新一次）。控制寄存器A接收8位控制字并执行以下功能，其中包括：控制输入输出增益、控制能量禁止和使芯片处于自环状态；而控制寄存器B则被置零，SD脚的驱动输出处于非激活状态。
    （3）CA为0V，且CSTi接收8位控制字  
　　该方式时，控制寄存器A与模式2相同，在接收8位控制字时，功能如前所述。但此时控制寄存器B并不置零，因此SD脚输出并不改变。而当CA为＋5V，且CSTi接收8位控制字时：控制寄存器B用于接收8位控制字，而控制寄存器A则不受影响。此时控制寄存器B的内容决定着四个SD管脚的输出。且输入输出的PCM信号在内部连接，且不接收从DSTi输入的PCM信号。MT8965芯片的三种工作模式如表1所列。
　　MT8965 的工作电压包括＋5V和－5V（误差不超过5％，即0．25V），此外还需要一个2．5V的直流电压作为编解码的参考电压，为保证MT8965能够正确地编解码，此参考电压的精度要求较高（误差不能超过5％，即0．125V），因此MT8965内部还设计了一个参考电压产生电路，该电路可由一片 MC1403A来产生标准的2．5V参考电压，以满足MT8965的工作要求。具体电路如图3所示。

2  在ALU模拟用户接口中的应用

　　ALU（模拟用户接口）是连接普通模拟话机和数字交换网络的接口电路，CCITT为程控数字交换机的模拟用户接口规定了7项功能，称为BORSCHT，这七项功能分别是：

    B：馈电，因为模拟话机普遍采用共电方式，即话机中送话器所需的直流工作电流由交换机提供，馈电电压一般为－48V。
    O：过压保护，交换机接口应保护交换机的内部电路不受外界雷电冲击、工业高压和人为破坏的损害。
    R：振铃，接口应能向话机送铃流，并能在话机摘机后切断铃流（截铃）。
    S：监测，接口应能监测环路直流电流的变化，并向控制系统输出相应的摘、挂机信号和拨号脉冲信息。
    C：编解码，用于完成模拟话音信号及带内信令的PCM编码和解码。
    H：混合电路，它完成环线2线传输与交换网络4线传输之间的变换。
    T：试验，接口通常还应提供试验环线系统各个环节工作状态的辅助功能。
    利用MT8965可在ALU中实现模拟话音信号和数字PCM信号之间的编解码；并可与MH88615共同实现对话机振铃和截铃过程的控制。
    控制振铃和截铃的实现过程如下：由一片LM358的两级运放来产生交流铃流电压，并在输出端加上＋5V的偏置电压，以满足MH88615的要求。 MH88615芯片内部含有铃流放大电路，且有一个铃流控制输入管脚，此管脚可用来控制话机的振铃或截铃。当此管脚输入一个高电平时，MH88615可使其与相连的话机振铃，当此管脚被置低时，MH88615使其与相连的话机截铃。因此将MT8965的一个驱动输出管脚与MH88615的铃流控制输入管脚相连，然后通过填写控制寄存器B来控制此驱动输出电平，便可以控制话机的振铃和截铃。
    MT8965的主要功能是实现话音信号和8kHz的PCM（脉冲编码调制）信号之间的相互转换，其中包括编解码和在编码前、译码后进行的滤波，以滤除带外频率分量，并将频率（即话音信号的频率范围）限制在300Hz～3400Hz之间。PCM编码器的抽样频率为8，000抽样／s，编解码时采用A律。其具体工作过程如下：MT8965从DSTi管脚输入并由交换网络输出的数字信号经过输入滤波器后，进入到D／A转换器（数／模转换器）变为模拟信号，然后经过输出滤波器变成话音信号，再由MT8965的模拟输出管脚VR输出到MH88615的模拟信号输入端，并由MH88615输出到话机；同时，话机送出的模拟语音信号经过MH88615输出到MT8965的模拟信号输入端，即VX管脚，再经过输入滤波器送到A／D转换器（模／数转换器）变为数字信号，最后再经过输出滤波器变成8kHz的PCM信号，并由MT8965的数字信号输出管脚DSTo输出到交换网络。这样便可以实现模拟语音信号与数字PCM信号之间的相互转换，同时完成模拟用户接口编解码的功能。具体电路图如图4所示。需要说明的是：图4中的时钟信号由可编程逻辑器件（epld）产生，CSTi和 DSTi分别接交换芯片的两路输出总线，DSTo接交换芯片的一路输入总线。
    图5所示是一种铃流电压（RV）产生电路。

3  结束语

　　在ALU电路中利用MT8965不仅可以实现语音编解码的基本功能，同时还可以通过写控制总线方便地实现振铃和截铃，由此可见，MT8965是一种适合于模拟用户接口的语音编解码芯片。

参考文献

1．朱世华．程控数字交换原理与应用．西安交通大学出版社，1993  
2．MITEL公司．MT8965芯片说明

lynnlydia

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