围观！基于双核MCU的无线数字对讲机 | LPC双核大赛获奖方案

本期开始，NXP客栈将邀请本次大赛的获奖选手现身说法，分享他们的设计思路和开发经验。今天我们在这里向大家隆重介绍的，就是本次大赛的一等奖获奖作品——双核无线数字对讲机，Ta的开发者是王志超。

本项目是基于 LPC54114 为主控，采用射频SI4463的无线数字对讲机。主要实现了数字对讲、波道切换、功能设置三大功能。该项目充分利用片载的外设资源(DMIC+DMA+双核等)，M4内核负责语音数据编解码，M0+内核负责实时控制，双核协作，稳定高效。

通过语音数据压缩，不仅减少了数据量，减轻了射频传输的负担，保证了话音的实时性，而且实现了较好的语音效果，通讯距离比较远。

该项目采用数字传输方案，具有很强的扩展性，未来可以广泛应用到餐饮点菜机、工业应用、人员搜救等方面，具有很好的市场前景 。

图1，双核无线对讲机实物图

方案的主控芯片采用恩智浦的双核MCU—— LPC54114 ，射频芯片采用SI4463，音频芯片是WM8904，数字MIC采用SPH0641LM4H，其他硬件资源还包括OLED显示模块、3.5mm接口耳机和音箱等音频输出设备，

图2，双核无线对讲机硬件资源

图3，双核无线对讲机硬件框图

软件设计中，发送端M0+内核做实时控制，检测到按键之后通过邮箱发送给M4内核，对语音进行采集、压缩和发送。在接收端，M0+内核同样做实时控制，M4内核做语音的解压缩，通过扬声器播放出来。

图4，双核无线对讲机软件框图

本方案采用ADPCM语音编解码，ADPCM是自适应差分脉冲编码调制的简称，最早使用于数字通信系统中。它是一种针对16 bit声音波形数据的有损压缩算法，压缩比为1:4，能够将声音流中每次采样的16 bit数据以4 bit存储, 压缩/解压缩速度快，算法相对简单, 是一种低空间消耗、高质量声音获得的好途径。

本项目采用8K音频采样率，16 bit数据深度，结合ADPCM编码算法具有复杂度低，压缩比大，延时短的特点，且SI4463满足空中速率100kbps、> 32kbps@8khz传输速率的条件，故选用此编解码。

为进一步增强无线传输稳定性，提高对讲机通讯距离，通过多次实验，进行了三个方面的优化：

• 方法1：射频SI4463单独供电，匹配10UF以上的电容；

• 方法2：降低SI4463空中速率从300Kbps至100Kbps;

• 方法3：将原先64Byte的音频长帧数据变为32Byte短帧数据，实时性更好，用户体验更佳。

图5，LPC双核设计大赛决赛中，双核无线数字对讲机项目进行展示

在此项目开发过程中，使用恩智浦LPC双核MCU有两点突出的体会：