嵌入式系统/ARM技术中的DTMF信令的产生分析与检测
43 浏览量
2020-10-23
07:45:57
上传
评论
收藏 125KB PDF 举报
嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的技术中的DTMF信令的产生分析与检测信令的产生分析与检测
双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令，逐渐在全世界范围内使用在按键式电话机上，因其提供更
高的拨号速率，迅速取代了传统转盘式电话机使用的拨号脉冲信令。将DTMF信令的产生与检测集成到任一含有
数字信号处理器（DSP）的系统中，是一项较有价值的工程应用。 在编码时将击键或数字信息转换成双音
信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。一个DTMF信号由两个频率的音频信
号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样的音频信号唯一
表示一个数字或符号。电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个
双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令，逐渐在全世界范围内使用在按键式电话机上，因其提供更高的拨号
速率，迅速取代了传统转盘式电话机使用的拨号脉冲信令。将DTMF信令的产生与检测集成到任一含有数字信号处理器
（DSP）的系统中，是一项较有价值的工程应用。
在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。一个
DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样
的音频信号唯一表示一个数字或符号。电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0～9和6个功能键*、#、A、B、C、D。
由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用分别从高低频
中任意抽出1种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。
图 1
由图1可知，一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。为了产生DTMF信号，DSP用软件产生两个正弦波叠加在
一起后发送，解码时DSP则采用改进的Goertzel算法，从频域搜索两个正弦波的存在。本文即讨论DTMF编解码在TI公司定点
DSP芯片TMS320C54x（以下简称为C54x）系列上的实现。
1 DTMF信号的产生信号的产生
DTMF编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。向DSP装入相应的系数和初始条
件，就可以只用两个振荡器产生所需的八个音频信号。典型的DTMF信号频率范围是700~1700Hz，选取8000Hz作为采样频
率，即可满足Nyquist条件。DTMF双音频信号由两个二阶数字正弦振荡器产生，一个用来产生行音频信号，另一个产生列音
频信号。
CCITT规定每秒最多按10个键，即每个键时隙最短为100MS，其中音频实际持续时间至少为45MS，不大于55MS，时隙
的其他时间内保持静默，因此按键产生双音频信号时，相继的两个信号间隔一段时间；解码器利用这个时间识别出双音频信
号，并转换成对应的数字信息，而且要识别出间隙信息。因此流程包含音频任务和静默任务，前者是产生双音频采样值，后者
产生静默样值，每个任务结束时，要重置定时器和下一个任务。其中静默任务还要加上一个任务：从数字缓冲区取出数字并解
包。解包就是将数字映射为对应的行列音频特性，装载指针指向振荡器特征表对应的正确位置。两个任务轮流执行。
图 2
由图2数字振荡器对的框图，可以得到该二阶系统函数的差分方程为：
y（n） = -a1y（n-1） - a2y（n-2） （1）
其中a1=-2cosω0，a2=1，ω0=2πf0 /fs，fs为采样频率，f0为输出正弦波的频率，A为输出正弦波的幅度。该式初值为
y（-1）=0，y（-2）=-Asinω0。
CCITT对DTMF信号规定的指标是，传送/接收率为每秒10个数字，即每个数字100ms。代表数字的音频信号必须持续至
少45ms，但不超过55ms。100ms内其他时间为静音，以便区别连续的两个按键信号。
资源评论
