基于CAN總線的語音通信探索研究

張先明　龍梁君　周濤　鄭斌

【摘要】 CAN總線具備良好的實時性和糾錯能力，有廣闊的應用空間。目前CAN總線的應用集中在中低速階段，高速階段幾乎沒有[1]。本文將利用現場局域網絡總線的500K-1M高頻通信范圍，對語音信號在現場總線上的傳輸進行研究，并設計硬件和軟件用于原理驗證，初步實現基于CAN協議上的語音通信。

【關鍵詞】 CAN總線 語音通信

隨著工業技術的發展，機械自動化得到廣泛的應用，CAN技術的發展相對迅猛，被稱為自動化領域的計算機局域網[2]。CAN總線上的語音通信的10Km，最大傳輸距離和1Mbps的傳輸速率以及可靠的檢錯和錯誤處理機制。

一、CAN總線概述

現場總線是一種多主方式的串行通訊總線，掛接在總線上的每個節點都可以充當主機也可以充當分機。具有高達1Mbits的通信速率、高抗干擾性、較強的校錯能力、遠距離傳輸、靈活組網和合理的仲裁機制等優點。

2.3 語音編碼和解碼

該編解碼器采樣頻率為 8000 Hz 的數字信號，該信號進行 16bit線性 PCM 處理轉換為編碼器輸入。數據每125us采樣一次，其中大約4us是有效數據，并在此時進行數據捕獲。通過編碼解碼后傳輸的語音信號為數字信號。

三、CAN總線的語音傳輸性能分析

3.1 CAN總線傳輸

CAN總線語音傳輸原理如圖1所示，聲源產生語音信號，對語音信號進行編碼；語音模塊將編碼后的信號傳給STM32單片機，然后通過外部中斷從CAN總線上傳輸給接收節點，接收節點上的微處理器收到信號后，對語音信號進行解碼成模擬信號通過喇叭播放出來。

3.2 實驗及結果

本文設計了具有語音編碼和解碼功能的收發節點的硬件系統，發送節點將語音進行編碼后發送到接收實驗板并解碼還原語音信號用于模擬驗證語音通信過程。CPU外部中斷從RD口讀取語音信號，跳變沿觸發外部中斷，脈沖為8KHz；之后數據直接往P1口發送，當收到接收完成中斷后，RD立即變為輸入狀態，即接收語音包。板載LED燈用于指示通信狀態，圖2為語音在CAN總線上傳輸的差分信號波形。

CAN語音通信技術具有廣闊的應用前景，本文對其進行了探索研究并初步實現了兩個語音節點的單工通信，該語音通信語音方式下編解碼及壓縮算法和節點時序控制十分關鍵，此外嵌入式處理器的運算能力及軟件實時性也是通信性能的重要因素。

參 考 文 獻

[1] BaomingWang，ZhiguangGuan，Manli，Cha. Research on the Control System of Hydraulic Support Based on CAN Bus[J].Procedia Engineering：2012：56-80

[2] Guan Wu，Minzan Li，Xiaofei An，Junfeng Liu. Development of an Impact-Based Yield Montior with CAN-BUS[M].Sensor Letters. 2011-9（3）：256-300.endprint

【摘要】 CAN總線具備良好的實時性和糾錯能力，有廣闊的應用空間。目前CAN總線的應用集中在中低速階段，高速階段幾乎沒有[1]。本文將利用現場局域網絡總線的500K-1M高頻通信范圍，對語音信號在現場總線上的傳輸進行研究，并設計硬件和軟件用于原理驗證，初步實現基于CAN協議上的語音通信。

【關鍵詞】 CAN總線 語音通信

隨著工業技術的發展，機械自動化得到廣泛的應用，CAN技術的發展相對迅猛，被稱為自動化領域的計算機局域網[2]。CAN總線上的語音通信的10Km，最大傳輸距離和1Mbps的傳輸速率以及可靠的檢錯和錯誤處理機制。

一、CAN總線概述

現場總線是一種多主方式的串行通訊總線，掛接在總線上的每個節點都可以充當主機也可以充當分機。具有高達1Mbits的通信速率、高抗干擾性、較強的校錯能力、遠距離傳輸、靈活組網和合理的仲裁機制等優點。

2.3 語音編碼和解碼

該編解碼器采樣頻率為 8000 Hz 的數字信號，該信號進行 16bit線性 PCM 處理轉換為編碼器輸入。數據每125us采樣一次，其中大約4us是有效數據，并在此時進行數據捕獲。通過編碼解碼后傳輸的語音信號為數字信號。

三、CAN總線的語音傳輸性能分析

3.1 CAN總線傳輸

CAN總線語音傳輸原理如圖1所示，聲源產生語音信號，對語音信號進行編碼；語音模塊將編碼后的信號傳給STM32單片機，然后通過外部中斷從CAN總線上傳輸給接收節點，接收節點上的微處理器收到信號后，對語音信號進行解碼成模擬信號通過喇叭播放出來。

3.2 實驗及結果

本文設計了具有語音編碼和解碼功能的收發節點的硬件系統，發送節點將語音進行編碼后發送到接收實驗板并解碼還原語音信號用于模擬驗證語音通信過程。CPU外部中斷從RD口讀取語音信號，跳變沿觸發外部中斷，脈沖為8KHz；之后數據直接往P1口發送，當收到接收完成中斷后，RD立即變為輸入狀態，即接收語音包。板載LED燈用于指示通信狀態，圖2為語音在CAN總線上傳輸的差分信號波形。

CAN語音通信技術具有廣闊的應用前景，本文對其進行了探索研究并初步實現了兩個語音節點的單工通信，該語音通信語音方式下編解碼及壓縮算法和節點時序控制十分關鍵，此外嵌入式處理器的運算能力及軟件實時性也是通信性能的重要因素。

參 考 文 獻

[1] BaomingWang，ZhiguangGuan，Manli，Cha. Research on the Control System of Hydraulic Support Based on CAN Bus[J].Procedia Engineering：2012：56-80

[2] Guan Wu，Minzan Li，Xiaofei An，Junfeng Liu. Development of an Impact-Based Yield Montior with CAN-BUS[M].Sensor Letters. 2011-9（3）：256-300.endprint

【摘要】 CAN總線具備良好的實時性和糾錯能力，有廣闊的應用空間。目前CAN總線的應用集中在中低速階段，高速階段幾乎沒有[1]。本文將利用現場局域網絡總線的500K-1M高頻通信范圍，對語音信號在現場總線上的傳輸進行研究，并設計硬件和軟件用于原理驗證，初步實現基于CAN協議上的語音通信。

【關鍵詞】 CAN總線 語音通信

隨著工業技術的發展，機械自動化得到廣泛的應用，CAN技術的發展相對迅猛，被稱為自動化領域的計算機局域網[2]。CAN總線上的語音通信的10Km，最大傳輸距離和1Mbps的傳輸速率以及可靠的檢錯和錯誤處理機制。

一、CAN總線概述

現場總線是一種多主方式的串行通訊總線，掛接在總線上的每個節點都可以充當主機也可以充當分機。具有高達1Mbits的通信速率、高抗干擾性、較強的校錯能力、遠距離傳輸、靈活組網和合理的仲裁機制等優點。

2.3 語音編碼和解碼

該編解碼器采樣頻率為 8000 Hz 的數字信號，該信號進行 16bit線性 PCM 處理轉換為編碼器輸入。數據每125us采樣一次，其中大約4us是有效數據，并在此時進行數據捕獲。通過編碼解碼后傳輸的語音信號為數字信號。

三、CAN總線的語音傳輸性能分析

3.1 CAN總線傳輸

CAN總線語音傳輸原理如圖1所示，聲源產生語音信號，對語音信號進行編碼；語音模塊將編碼后的信號傳給STM32單片機，然后通過外部中斷從CAN總線上傳輸給接收節點，接收節點上的微處理器收到信號后，對語音信號進行解碼成模擬信號通過喇叭播放出來。

3.2 實驗及結果

本文設計了具有語音編碼和解碼功能的收發節點的硬件系統，發送節點將語音進行編碼后發送到接收實驗板并解碼還原語音信號用于模擬驗證語音通信過程。CPU外部中斷從RD口讀取語音信號，跳變沿觸發外部中斷，脈沖為8KHz；之后數據直接往P1口發送，當收到接收完成中斷后，RD立即變為輸入狀態，即接收語音包。板載LED燈用于指示通信狀態，圖2為語音在CAN總線上傳輸的差分信號波形。

CAN語音通信技術具有廣闊的應用前景，本文對其進行了探索研究并初步實現了兩個語音節點的單工通信，該語音通信語音方式下編解碼及壓縮算法和節點時序控制十分關鍵，此外嵌入式處理器的運算能力及軟件實時性也是通信性能的重要因素。

參 考 文 獻

[1] BaomingWang，ZhiguangGuan，Manli，Cha. Research on the Control System of Hydraulic Support Based on CAN Bus[J].Procedia Engineering：2012：56-80

[2] Guan Wu，Minzan Li，Xiaofei An，Junfeng Liu. Development of an Impact-Based Yield Montior with CAN-BUS[M].Sensor Letters. 2011-9（3）：256-300.endprint