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摘 要：针对Le88266 的特点，设计开发了短波电话语音接口平台，通过驱动程序对电话语音控制芯片Le88266 的控制，实现了电话语音控制功能。硬件方面主要涉及Le88266接口的设计，软件方面主要是设计电话语音接口芯片控制芯片驱动程序。该电话语音接口电路方案具有硬件接口简单、外围器件少、价格低廉、开发周期短等特点。
关键词：Le88266 电话语音接口 短波
中图分类号：TN916 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—074—05
1 引言
要实现短波电话、传真功能，首先要解决的是电话摘挂机识别、拨号音、馈电、振铃、过流过压保护等问题，即BORSCHT功能。因此电话语音接口芯片的开发应用有着现实意义。
2 本系统的功能及le88266在本系统中的应用
本系统需要实现短波电话、传真等功能，因此需要本地能够模拟交换机的功能，即给传真机提供馈电、摘挂机识别、拨号音、忙音、呼入等待音、传真单音、振铃、过流过压保护等功能，本系统使用TI公司的高性能DSP TMS320C6205作为处理器，为了便于使用，本系统中Le88266的MPI和PCM接口均连接到CPLD，CPLD再通过地址线、数据线和TMS320C6205芯片的连接，示意图如图1所示。
3 Le88266功能及引脚简介
Le88266是行业领先的美国专业语音芯片厂商legerity公司专门针对语音处理应用而推出的语音编解码芯片。Le88266芯片内部集成了两条完全独立的语音通道，每条语音通道都提供了丰富的控制寄存器，保证了对语音通道性能的强大编程控制能力。Le88266内部的每条语音通路上都有两个信号产生器。一个用于产生标准的DTMF（双音多频）信号和其它单一频率的频率、幅值可调的音调。可以产生25Hz，90V的标准振铃信号。同时，Le88266还具备DTMF信号、modem/fax信号的检测能力。在语音编解码方面，支持A律、u律、ADPCM及线性编解码。同时，Le88266还拥有芯片过压、过热等故障检测功能。在芯片供电方面，Le88266仅需要3.3V电源供电，因此，采用Le88266可以大大简化系统结构，降低成本，保证系统可靠性。芯片结构如图2所示。
单片双SLIC/SLAC的芯片Le88266，片内带有铃流产生器、DTMF、FSK及各种信号音产生器，片内带DC—DC控制器，该芯片的交流（两线接口阻抗、四线平衡、收发增益、频率响应）参数和直流（馈电特性：短路电流、开路电压，摘机检测门限，Ring—Trip门限）参数都可软件编程，实现一种硬件设置能满足全球的需求，以下简单介绍其个引脚的功能。
（1）直流输入引脚：TDC1、TCD2、RDC1、RDC2。
（2）给线路送馈电引脚：TIPD1、TIPD2、RINGD1、RINGD2，馈电特性由C6寄存器的参数设置。
（3）交流信号的输入引脚TAC1、TAC2、RAC1、RAC2，其功能是从Tip/Ring线上输入模拟信号。
（4）RTV1、RSN1、RTV2、RSN2引脚内部是一个电压/电流放大器，电阻RT是VTOI的反馈电阻/转换电阻，其大小会影响VTOI的放大量，应用电路的推荐值是RT=47.5K。
（5）IHL1、IHL2是线路驱动滤波，接4.7uF电容到VREF。
（6）LFC1、LFC2连接电容到地，该电容起到改变上电的时间，0.1uF的电容，大约有15MS的上电延时时间。
（7）VREF模拟参考电压，接一电容（10uF）到地，VREF是Le88266内部模拟电路的参考电压和偏置电压（1.43V～1.57V）。
（8）MPI总线（CS、DI、DOUT、DCLK、INT）
Le88266与MCU的接口是MPI（SPI）接口，写入Le88266的命令、数据和读出Le88266的状态等都是通过MPI口，读Le88266的状态可通过查询或中断方式。
（9）DC—DC电路。
Le88266内有两个DC—DC控制器，其各引脚的功能是：
1）SWVSY，SWVSZ：分别为Y通道、Z通道的电压输入，用来测试（感应）DC—DC的输出电压，其内部有A/D电路，输入的电压经A/D转换，其转换的值与DC—DC寄存器中设置的值进行比较，根据比较的结果调整SWOUTY和SWOUTZ的输出脉冲宽度。
2）SWCMPY、SWCMPZ：分别是Y、Z通道的电压补偿输出端。
SWOUTY、SWOUTZ：分别是Y、Z通道的控制脉冲输出，其输出脉冲宽度的大小来调整DC—DC的输出电压。
3）SWISY、SWISZ：电流感应输入端，起到过流保护作用，当因负载短路等导致DC—DC输出电流过流时，Le88266的DC—DC控制器关闭SWOUT的输出，起到保护DC—DC的作用。
4）XB是外部电压输入端，用来测试VBATH的电压。
图3 SWOUTY、Q1DB基极、Q1DA基极和QSW的波形示意图
SWOUTY、Q1DB基极、Q1DA基极和QSW的波形示意图如图3，在SWOUT输出高电平期间（3.3V），Q1DB导通，CP2充电，电容上的电压接近于2.6V，当SWOUTY输出变低，因电容上的电压不能突变，Q1DB的基极加上—1.9V的电压，使Q1DB迅速截止，在截止期间CP2经RB2放电。当SWOUTY从低到高时，在Q1DB的基极产生大于0.7V的电压，使Q1DB迅速导通。同理，在SWOUTY从高边低，Q1DA迅速导通，SWOUTY从低到高，Q1DA迅速截止，使得在QSW的栅极的脉冲波形的边沿很陡。
4 Le88266工作状态描述
Le88266有12个工作状态，由System State寄存器中的四位控制，下面是几种常用的状态： （1）Shutdown：在上电或硬件复位时，Le88266处于Shutdown状态，一旦FS和PCLK时钟同步后，对内部寄存器初始化，则可从Shutdown状态转到Disconnect状态。在Shutdown状态下，DC—DC处于关闭。
（2）Disconnect：在该状态下，Le88266高电压线路驱动器处于关闭状态，A、B线呈现高阻状态，这一状态下使用VBM电源。
（3）IDLE：Idle状态是低功耗模式，当线路处于ON—HOOK时，Le88266应设置为IDLE状态，不能传输语音。在这一状态下，DC—Feed，Off—HOOK和Ground Key处于Active。使用VBM电源。
（4）Active Low Battery，Active Medium Battery：当检测到线路摘机，或需要挂机传输CID时，则把状态迁移到Active Low，在active Low/Medium状态下能传送语音信号（通话），DC—Feed，Off—HOOK和Ground Key处于Active。Active Low使用VBL电源，Active Medium使用VBM电源。
（5）Tip Open：Tip端处于开路状态，Ring与Idle状态一样。
（6）Ring Open：Ring端处于开路状态，Tip与Idle状态一样。一般用于Ground Key，使用VBM电源IDLE、Active、Tip Open和Ring Open状态，DC—Feed处于激活，由DC—Feed Parameter寄存器设置直流馈电特性。
（7）Balanced Ringing：Le88266的铃流波形是正弦波或梯形波，Signal Generator A寄存器（D2/D3）设置铃流信号的波形、幅度和频率。
（8）Le88266线路监视（摘挂机检测）。
Le88266的摘挂机检测门限是可编程的，C2/C3 Loop Supervision Paeameters寄存器设置检测门限。
1）Switch Hook Detection：Le88266监视电路比较Tip—Ring的电流和Off—Hook门限（TSH），比较器输出经去抖电路滤除抖动，其结果在Signaling Register（4D/4F）寄存器中的HOOK位置位或清零，HOOK=1，表示Off—Hook，HOOK=0，表示On—Hook。
2）Ground Key Detection：Le88266监视电路比较Tip—Ring的纵向电流和Ground Key门限（TGK），比较器输出经去抖电路滤除抖动，其结果在Signaling Register（4D/4F）寄存器中的GNK位置位或清零，GNK=1，表示Off—Hook，GNK=0，表示On—Hook。
3）Ring—Trip Detection：在振铃期间检测摘挂机。
Ring—Trip电路比较Tip—Ring的电流与Ring—Trip的门限（RTTH），其结果在Signaling Register（4D/4F）寄存器中的HOOK位置位或清零，HOOK=1，表示Off—Hook，HOOK=0，表示On—Hook。
5 Le88266初始化过程
注：上电初始化，SLIC的状态必须从Shutdown—>Disconnect—>Idle
（12）初始化下一通道参数。
（13）摘挂机检测。
读4f寄存器，第一个字节最低位为1通道摘挂机指示，第二个字节最低位为2通道摘挂机指示。
6 Le88266 驱动程序测试
（1）450€？5Hz音调产生设置如下：
测试结论：通过DSP对Le88266初始化后，再对语音接口功能的测试，证明所开发的接口实现了所有先期设计功能，包括直流—48V馈电、拨号音、回铃音、忙音、呼入等待音、提示音、传真单音、振铃指示，摘挂机识别，能够满足短波传真所需要的功能。并且电路简单，芯片所占体积小，外围器件少，适合大量推广使用。
7 Layout PCB 注意事项
（1）散热焊盘的尺寸和过孔。
Le88266的散热焊盘应与AGND连接，推荐的焊盘尺寸和过孔如图4。
在PCB板的背面的散热焊盘的面积尽量大些。
（2）“地”线。
Le88266的地线有AGND、DGND。对于多层板，要求有一单独的“地”层，所有的“地”都通过过孔与“地”连接，对于芯片供电回路的地，需要大的过孔或多个过孔。
（3）电源滤波电容。
Le88266有5个VCC输入引脚，每个引脚都必须接一个0.1uF/25V的滤波电容，该电容尽量靠近引脚。
（4）DC—DC电路。
DC—DC电路中的主回路是高频大电流（频率96KHz到几百KHz），要求主回路的线路尽量短和粗（线宽要大于35mil），大电流器件尽量安放在同一层，器件之间的连接线也尽可能与器件在同一层，如需要跨接到不同层，则需要多打一些过孔，总之，要使大电流回路的线路电阻达到最小。图5中红线回路是大电流回路。
（5）敏感引脚。
RSN、Vref、Iref、SWVSY引脚，其引脚上的器件尽可能地靠近该引脚，数字信号线尽量离开这些引脚。
（6）PCM、MPI总线。
在多路数的接口板（16FXS、32FXS、64FXS），一个74系列的门电路（74HCT244）最多只能驱动8片，PCM总线与MPI口总线之间需要用地线隔离，如有可能DCLK和PCLK要用地线包围。
（7）带内外线测试时，需要在TDC，RDC引脚的402K电阻，分成两个200K的1206电阻，拉倒PTC前面，在布板时，请注意这两个电阻之间的距离。（见图6）
8 本文创新点
短波电话、传真必须要解决馈电、拨号音、摘挂机识别、振铃指示等功能，本文没有采用单独语音产生芯片、中继交换芯片、馈电模块、摘挂机识别电路等组成的模拟电路，而是采用单片电话语音接口芯片Le88266，利用TMS320C6205主处理芯片控制接口芯片实现系统所需的全部功能，采用此方案设计的语音接口电路可应用到多种智能电话设备中。
参考文献：
[1] 于明，范书瑞，曾祥烨.DSP嵌入式系统设计与开发教程[M].北京：电子工业出版社，2006.
[2] 王学龙.DSP微控制器基础与实战[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[3] TMS320C6205 Fixed—Point Digital Signal Processor SPRS106G OCTOBER 1999 REVISED JULY 2006.
[4] Le88266 Advanced Data Sheet Document ID#：139043 Version3 Nocember 2010.
[5] Le71HR8864G/8865G Reference Design User’s Guide for the Le88266 VoicePortTM Device Version 1 March 2，2011 Document Number：139962.
关键词：Le88266 电话语音接口 短波
中图分类号：TN916 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—074—05
1 引言
要实现短波电话、传真功能，首先要解决的是电话摘挂机识别、拨号音、馈电、振铃、过流过压保护等问题，即BORSCHT功能。因此电话语音接口芯片的开发应用有着现实意义。
2 本系统的功能及le88266在本系统中的应用
本系统需要实现短波电话、传真等功能，因此需要本地能够模拟交换机的功能，即给传真机提供馈电、摘挂机识别、拨号音、忙音、呼入等待音、传真单音、振铃、过流过压保护等功能，本系统使用TI公司的高性能DSP TMS320C6205作为处理器，为了便于使用，本系统中Le88266的MPI和PCM接口均连接到CPLD，CPLD再通过地址线、数据线和TMS320C6205芯片的连接，示意图如图1所示。
3 Le88266功能及引脚简介
Le88266是行业领先的美国专业语音芯片厂商legerity公司专门针对语音处理应用而推出的语音编解码芯片。Le88266芯片内部集成了两条完全独立的语音通道，每条语音通道都提供了丰富的控制寄存器，保证了对语音通道性能的强大编程控制能力。Le88266内部的每条语音通路上都有两个信号产生器。一个用于产生标准的DTMF（双音多频）信号和其它单一频率的频率、幅值可调的音调。可以产生25Hz，90V的标准振铃信号。同时，Le88266还具备DTMF信号、modem/fax信号的检测能力。在语音编解码方面，支持A律、u律、ADPCM及线性编解码。同时，Le88266还拥有芯片过压、过热等故障检测功能。在芯片供电方面，Le88266仅需要3.3V电源供电，因此，采用Le88266可以大大简化系统结构，降低成本，保证系统可靠性。芯片结构如图2所示。
单片双SLIC/SLAC的芯片Le88266，片内带有铃流产生器、DTMF、FSK及各种信号音产生器，片内带DC—DC控制器，该芯片的交流（两线接口阻抗、四线平衡、收发增益、频率响应）参数和直流（馈电特性：短路电流、开路电压，摘机检测门限，Ring—Trip门限）参数都可软件编程，实现一种硬件设置能满足全球的需求，以下简单介绍其个引脚的功能。
（1）直流输入引脚：TDC1、TCD2、RDC1、RDC2。
（2）给线路送馈电引脚：TIPD1、TIPD2、RINGD1、RINGD2，馈电特性由C6寄存器的参数设置。
（3）交流信号的输入引脚TAC1、TAC2、RAC1、RAC2，其功能是从Tip/Ring线上输入模拟信号。
（4）RTV1、RSN1、RTV2、RSN2引脚内部是一个电压/电流放大器，电阻RT是VTOI的反馈电阻/转换电阻，其大小会影响VTOI的放大量，应用电路的推荐值是RT=47.5K。
（5）IHL1、IHL2是线路驱动滤波，接4.7uF电容到VREF。
（6）LFC1、LFC2连接电容到地，该电容起到改变上电的时间，0.1uF的电容，大约有15MS的上电延时时间。
（7）VREF模拟参考电压，接一电容（10uF）到地，VREF是Le88266内部模拟电路的参考电压和偏置电压（1.43V～1.57V）。
（8）MPI总线（CS、DI、DOUT、DCLK、INT）
Le88266与MCU的接口是MPI（SPI）接口，写入Le88266的命令、数据和读出Le88266的状态等都是通过MPI口，读Le88266的状态可通过查询或中断方式。
（9）DC—DC电路。
Le88266内有两个DC—DC控制器，其各引脚的功能是：
1）SWVSY，SWVSZ：分别为Y通道、Z通道的电压输入，用来测试（感应）DC—DC的输出电压，其内部有A/D电路，输入的电压经A/D转换，其转换的值与DC—DC寄存器中设置的值进行比较，根据比较的结果调整SWOUTY和SWOUTZ的输出脉冲宽度。
2）SWCMPY、SWCMPZ：分别是Y、Z通道的电压补偿输出端。
SWOUTY、SWOUTZ：分别是Y、Z通道的控制脉冲输出，其输出脉冲宽度的大小来调整DC—DC的输出电压。
3）SWISY、SWISZ：电流感应输入端，起到过流保护作用，当因负载短路等导致DC—DC输出电流过流时，Le88266的DC—DC控制器关闭SWOUT的输出，起到保护DC—DC的作用。
4）XB是外部电压输入端，用来测试VBATH的电压。
图3 SWOUTY、Q1DB基极、Q1DA基极和QSW的波形示意图
SWOUTY、Q1DB基极、Q1DA基极和QSW的波形示意图如图3，在SWOUT输出高电平期间（3.3V），Q1DB导通，CP2充电，电容上的电压接近于2.6V，当SWOUTY输出变低，因电容上的电压不能突变，Q1DB的基极加上—1.9V的电压，使Q1DB迅速截止，在截止期间CP2经RB2放电。当SWOUTY从低到高时，在Q1DB的基极产生大于0.7V的电压，使Q1DB迅速导通。同理，在SWOUTY从高边低，Q1DA迅速导通，SWOUTY从低到高，Q1DA迅速截止，使得在QSW的栅极的脉冲波形的边沿很陡。
4 Le88266工作状态描述
Le88266有12个工作状态，由System State寄存器中的四位控制，下面是几种常用的状态： （1）Shutdown：在上电或硬件复位时，Le88266处于Shutdown状态，一旦FS和PCLK时钟同步后，对内部寄存器初始化，则可从Shutdown状态转到Disconnect状态。在Shutdown状态下，DC—DC处于关闭。
（2）Disconnect：在该状态下，Le88266高电压线路驱动器处于关闭状态，A、B线呈现高阻状态，这一状态下使用VBM电源。
（3）IDLE：Idle状态是低功耗模式，当线路处于ON—HOOK时，Le88266应设置为IDLE状态，不能传输语音。在这一状态下，DC—Feed，Off—HOOK和Ground Key处于Active。使用VBM电源。
（4）Active Low Battery，Active Medium Battery：当检测到线路摘机，或需要挂机传输CID时，则把状态迁移到Active Low，在active Low/Medium状态下能传送语音信号（通话），DC—Feed，Off—HOOK和Ground Key处于Active。Active Low使用VBL电源，Active Medium使用VBM电源。
（5）Tip Open：Tip端处于开路状态，Ring与Idle状态一样。
（6）Ring Open：Ring端处于开路状态，Tip与Idle状态一样。一般用于Ground Key，使用VBM电源IDLE、Active、Tip Open和Ring Open状态，DC—Feed处于激活，由DC—Feed Parameter寄存器设置直流馈电特性。
（7）Balanced Ringing：Le88266的铃流波形是正弦波或梯形波，Signal Generator A寄存器（D2/D3）设置铃流信号的波形、幅度和频率。
（8）Le88266线路监视（摘挂机检测）。
Le88266的摘挂机检测门限是可编程的，C2/C3 Loop Supervision Paeameters寄存器设置检测门限。
1）Switch Hook Detection：Le88266监视电路比较Tip—Ring的电流和Off—Hook门限（TSH），比较器输出经去抖电路滤除抖动，其结果在Signaling Register（4D/4F）寄存器中的HOOK位置位或清零，HOOK=1，表示Off—Hook，HOOK=0，表示On—Hook。
2）Ground Key Detection：Le88266监视电路比较Tip—Ring的纵向电流和Ground Key门限（TGK），比较器输出经去抖电路滤除抖动，其结果在Signaling Register（4D/4F）寄存器中的GNK位置位或清零，GNK=1，表示Off—Hook，GNK=0，表示On—Hook。
3）Ring—Trip Detection：在振铃期间检测摘挂机。
Ring—Trip电路比较Tip—Ring的电流与Ring—Trip的门限（RTTH），其结果在Signaling Register（4D/4F）寄存器中的HOOK位置位或清零，HOOK=1，表示Off—Hook，HOOK=0，表示On—Hook。
5 Le88266初始化过程
注：上电初始化，SLIC的状态必须从Shutdown—>Disconnect—>Idle
（12）初始化下一通道参数。
（13）摘挂机检测。
读4f寄存器，第一个字节最低位为1通道摘挂机指示，第二个字节最低位为2通道摘挂机指示。
6 Le88266 驱动程序测试
（1）450€？5Hz音调产生设置如下：
测试结论：通过DSP对Le88266初始化后，再对语音接口功能的测试，证明所开发的接口实现了所有先期设计功能，包括直流—48V馈电、拨号音、回铃音、忙音、呼入等待音、提示音、传真单音、振铃指示，摘挂机识别，能够满足短波传真所需要的功能。并且电路简单，芯片所占体积小，外围器件少，适合大量推广使用。
7 Layout PCB 注意事项
（1）散热焊盘的尺寸和过孔。
Le88266的散热焊盘应与AGND连接，推荐的焊盘尺寸和过孔如图4。
在PCB板的背面的散热焊盘的面积尽量大些。
（2）“地”线。
Le88266的地线有AGND、DGND。对于多层板，要求有一单独的“地”层，所有的“地”都通过过孔与“地”连接，对于芯片供电回路的地，需要大的过孔或多个过孔。
（3）电源滤波电容。
Le88266有5个VCC输入引脚，每个引脚都必须接一个0.1uF/25V的滤波电容，该电容尽量靠近引脚。
（4）DC—DC电路。
DC—DC电路中的主回路是高频大电流（频率96KHz到几百KHz），要求主回路的线路尽量短和粗（线宽要大于35mil），大电流器件尽量安放在同一层，器件之间的连接线也尽可能与器件在同一层，如需要跨接到不同层，则需要多打一些过孔，总之，要使大电流回路的线路电阻达到最小。图5中红线回路是大电流回路。
（5）敏感引脚。
RSN、Vref、Iref、SWVSY引脚，其引脚上的器件尽可能地靠近该引脚，数字信号线尽量离开这些引脚。
（6）PCM、MPI总线。
在多路数的接口板（16FXS、32FXS、64FXS），一个74系列的门电路（74HCT244）最多只能驱动8片，PCM总线与MPI口总线之间需要用地线隔离，如有可能DCLK和PCLK要用地线包围。
（7）带内外线测试时，需要在TDC，RDC引脚的402K电阻，分成两个200K的1206电阻，拉倒PTC前面，在布板时，请注意这两个电阻之间的距离。（见图6）
8 本文创新点
短波电话、传真必须要解决馈电、拨号音、摘挂机识别、振铃指示等功能，本文没有采用单独语音产生芯片、中继交换芯片、馈电模块、摘挂机识别电路等组成的模拟电路，而是采用单片电话语音接口芯片Le88266，利用TMS320C6205主处理芯片控制接口芯片实现系统所需的全部功能，采用此方案设计的语音接口电路可应用到多种智能电话设备中。
参考文献：
[1] 于明，范书瑞，曾祥烨.DSP嵌入式系统设计与开发教程[M].北京：电子工业出版社，2006.
[2] 王学龙.DSP微控制器基础与实战[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[3] TMS320C6205 Fixed—Point Digital Signal Processor SPRS106G OCTOBER 1999 REVISED JULY 2006.
[4] Le88266 Advanced Data Sheet Document ID#：139043 Version3 Nocember 2010.
[5] Le71HR8864G/8865G Reference Design User’s Guide for the Le88266 VoicePortTM Device Version 1 March 2，2011 Document Number：139962.