DTMF在C5400下的實現講演：管慶

主要內容DTMF碼的基本原理DTMF碼的產生DTMF碼的檢測

在DSP/BIOS環境下實現DTMF的產生和解碼

DTMF產生和解碼演示DSP解決方案案例－－DTMF雙音多頻DTMF（DualToneMultiFrequency）信令，逐漸在全世界范圍內使用在按鍵式電話機上，因其提供更高的撥號速率，迅速取代了傳統轉盤式電話機使用的撥號脈沖信令。近年來DTMF也應用在交互式控制中，諸如語音菜單、語音郵件、電話銀行和ATM終端等。 DTMF原理DTMF編碼器：基于兩個二階數字正弦波振蕩器，一個用于產生行頻，一個用于產生列頻，DSP用軟件產生兩個正弦波疊加在一起后發送。

DTMF解碼器：本質是連續的過程，需要在輸入的數據信號流中連續地搜索DTMF信號頻譜的存在。采用Goertzel算法，這是一種在輸入信號中提取頻譜信息的快速有效方法。DTMF信號的產生

DTMF編碼器基于兩個二階數字正弦波振蕩器，一個用于產生行頻，一個用于產生列頻。DTMF信號的產生H（Z）含有位于單位圓上的復共扼極點。另外，沖擊響應函數為：二階系統函數的差分方程為其中，DTMF信號的產生CCITT對DTMF信號規定的指標是，傳送/接收率為每秒10個數字，即每個數字100ms。代表數字的音頻信號必須持續至少45ms，但不超過55ms。100ms中的其他時間為靜音，以便區別連續的兩個按鍵信號。數字之間必須有適當長度的靜音，因此編碼器有兩個任務，其一是音頻信號任務，產生雙音樣本，其二是靜音任務，產生靜音樣本。DTMF信號的產生啟動下一個任務前（音頻信號任務或靜音任務），都必須復位定時器變量。因為音頻信號任務和靜音任務都通過定時器變量，決定音頻或靜音的持續時間。在靜音任務結束后，從數字緩存中調出下一個數字,判決該數字信號所對應的行頻和列頻信號，并根據不同頻率確定其初始化參數整個程序可以置于DSP發射串口中斷服務子程序里，由外部送入的8000Hz串口時鐘觸發中斷，即可實時處理和恒定樣本輸出。DTMF信號的檢測

在輸入信號中檢測DTMF信號，并將其轉換為實際的數字，這一解碼過程本質是連續的過程，需要在輸入的數據信號流中連續地搜索DTMF信號頻譜的存在。整個檢測過程首先要確定檢測算法，這是最重要的一步。采用Goertzel算法，這是一種在輸入信號中提取頻譜信息的快速有效方法。其次作檢測結果的有效性檢查。收集頻譜信息

DTMF解碼即是在輸入信號中搜索出有效的行頻和列頻。計算數字信號的頻譜可以采用DFT及其快速算法FFT，而在實現DTMF解碼時，采用Goertzel算法要比FFT更快。通過FFT計算可以得到信號所有譜線，可以了解信號整個頻域信息，而對于DTMF信號只用關心其8個行頻/列頻及其二次諧波信息即可（二次諧波的信息用于將DTMF信號與聲音信號區別開）。此時Goertzel算法則具有更優的運算效率。(P425)收集頻譜信息Goertzel算法原理框圖收集頻譜信息DFT計算可以等價為另外，在DTMF檢測中，對于輸入的實數序列并不需要檢測出8個行頻/列頻的相位，只需要計算出其幅度平方即可。有效性檢查確認可能的DTMF信號對是否有足夠的強度。程序計算出的行頻/列頻成分高于一定的門限因為語音信號總會含有明顯的8個行頻/列頻的偶次諧波。如果行頻/列頻成分二次諧波和基波成分之比低于一定門限，即可肯定檢測到了代表一個數字信息的有效DTMF信號對將檢測到的數字與前面最后一個數字比較，只有當數字之間是一段靜音信號時，才可判決當前的數字為有效數字，區分開兩次按鍵。

DTMF在DSP/BIOS下的實現

已經在CCS下完成DTMF碼的產生和解調。分析實現過程，主要有以下幾個任務：1.

DTMF碼的產生：分雙音與靜音，分別持續50ms。2.DTMF的解碼運算：每收到一個A/D數據的處理并完成DTMF碼的判別。3.A/D及D/A中斷服務程序：DA完成雙音碼的數模轉換；AD完成數據的接收并設置數據到達標志（全局變量）。4.‘AC01芯片的初始化：設置采樣率等參數，需要使用串口發送中斷。DSP/BIOS下線程考慮撥號任務：定義周期性模塊（PRD）每5秒運行一次FXN_Dial_Number()函數。該函數將需要撥出的號碼緩沖設置好，初始化全局計數變量和指針，并開啟串口發送中斷，開始撥號。撥號緩沖中的數字為撥出的號碼，0xff表示靜音期，當遇到0xffff時，撥號結束，關閉串口發送中斷。注意：FXN_Dial_Number將反復運行！撥號任務相關函數transmit():

串口發送中斷服務函數，并完成對發送數據的計數以便確定撥號音與靜音的時間。set_freq_coff(NowTel)：當前撥號數字所需要的頻率系數。iir_to_dtmf()：根據前面的頻率系數，產生響應的正弦波形。接收任務的考慮將整個de_dtmf()函數定義為一個TSK對象（_FXN_TSK_de_dtmf）。該任務線程由McBSP的接收中斷每收到一個新的數據就發出一個旗語（semaphore）（SEM_New_Sample）觸發。同時在中斷服務程序內對收到數據計數，并使用全局變量IsNew_N，決定是否判斷輸出一個收到的號碼。

接收相關函數

de_dtmf():對每個收到的數據做DFT，并對N點數據做能量累加。receive()：接收中斷服務子程序。choose_code()：判斷輸出一個號碼。

init_mem()：初始化接收運算的一些變量。該函數應該在FXN_Dial_Number中運行。

初始化AC01的考慮初始化AC01通過串口的發送中斷，將采樣率、通道設置等參數發到AC01。用匯編代碼完成，并且取代DSP/BIOS的串口發送中斷，直接完成中斷服務響應。初始化完成后需要恢復，即串口發送中斷仍然由DSP/BIOS管理，雙音數據的發送程序也是掛接在DSP/BIOS硬件中斷中完成。相關代碼：

/*ThefollowingcodeareusedtosetupAC01*/C54_plug(20,&_start_ac01);/*changeinterruptvector*/

oldmask=C54_disableIMR(0xffff);/*closeallIMR*/start_ac01();/*indtmf.asm,usedtoinitAC01&McBSP0*/C54_enableIMR(oldmask);/*restoreoldIMR*//*----------EndsetupAC01!-----------------------*/

中斷函數的插入和打開

DSP/BIOS提供函數HWI_dispatchPlug(vecid,fxn,attrs)用于中斷服務函數的插入。該函數將使用HWI_dispatch功能，不將函數fxn直接插入中斷向量表。后者可以使用函數C54_plug(vecid,fxn)。下面是例子：

#include"DTMF5410_BIOScfg.h"#include<hwi.h>……..HWI_dispatchPlug(20,&pllx100,NULL);C54_enableIMR(0x20);/*#20h:bit5->BXINT0，

bit4->BRINT0,enableBXINT0，其他中斷不影響！*/HWI_enable();……..圖1任務撥號+解碼任務，采樣頻率f