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Digital Voice Interface su moduli GSM

Forma d'onda

La Digital Voice Interface è certamente una delle più importanti features di cui dobbiamo dotare il sistema quando lavoriamo nell'ambito delle comunicazioni via GSM. Ecco come sfruttarla sui moduli Telit di cui abbiamo parlato di recente.

Per sua stessa natura, una pubblicazione che parli dell'interfaccia Digital Voice non può abbracciare tutte le soluzioni hardware possibili. Tuttavia può riferirsi a configurazioni hardware tipiche ed è proprio per questo che questo articolo si propone come guida generale riferita a tutto l'hardware che vedete elencato qui di seguito in tabella

GT863-PY

GT864-QUAD

GT864-PY

GC864-QUAD

GC864-QUAD V2

GC864-DUAL

GC864-DUAL V2

GE863-GPS

GE863-SIM

GE863-PRO3

GE864-QUAD

GE864-QUAD AUTOMOTIVE V2

GE864-QUAD ATEX

GE864-QUAD V2

GE864-DUAL V2

GE864-GPS

GE865-QUAD

GL865-DUAL

GL868-DUAL

come vi sarete certamente accorti, il modulo GL-865 DUAL è presente in questa lista.

L'interfaccia audio denominata I2S non è altro che un bus seriale progettato per dispositivi audio digitali. Si tratta di una struttura 3-wire che può essere utilizzata per interfacciare chip audio come i codec.

Rispetto ad altre interfacce, questa risulta essere di gran lunga più semplice perché non prevede alcun tipo di indirizzo o di selezione dei dispositivi. Ovviamente, come tutte le cose, questo ha pro e contro; tuttavia, dimensionato correttamente il sistema, questi non si rendono necessari.
I progetti che si avvalgano di questa interfaccia lavorano sui dati audio in maniera indipendente rispetto ai segnali di clock. In queste trasmissioni c'è soltanto un master ed un trasmettitore; il master può essere un trasmettitore, un ricevitore oppure un controller, che si occupi delle comunicazioni tra dispositivi.
In applicazioni che prevedono audio di alta qualità, e che quindi coinvolgono un codec, quest'ultimo è tipicamente adibito a master.

Il progetto è costituito dalle seguenti linee:

  • una linea con due canali dati time-division multiplexing (TDM);
  • una linea per WS (Word Select), che prende anche il nome di segnale di allineamento di parola (World Alignment);
  • una linea di clock (SCK).

I dati vengono trasmessi in complemento a due, dopo esser stati ordinati con precedenza per il MSB, mentre la sincronizzazione avviene durante le transizioni del segnale di clock.

Il bus prevede due canali con parole della lunghezza di 8 bit che vengono utilizzati, tipicamente, per convogliare segnali audio di qualità stereo.

L'interfaccia DVI  non è altro che una I2S che lavora in PCM alla frequenza di 8 kHz (Mono); essa permette, con i dispositivi audio, una comunicazione bidirezionale sincrona.

Per quanto riguarda il PCM, vale la pena di specificare che sebbene le comunicazioni analogiche siano ideali per "soddisfare" il bisogno umano, la trasmissione analogica è piuttosto inefficiente. E questo prevalentemente per via del rumore, e del fatto che esso subisce lo stesso trattamento riservato al segnale effettivo (tipicamente il problema è che venivano amplificati entrambi mentre trattare il segnale in maniera differente dal rumore è la chiave per migliorare l'SNR).
Risulta molto più semplice lavorare con segnali digitali, e quindi con campioni digitali.
Il PCM serve proprio per questo: converte suoni analogici in forme digitali grazie al campionamento, come sappiamo. Ovviamente, anche in questo caso, come sempre, per effettuare quest'ultimo va rispettato il teorema di Nyquist!

Il DVI può essere impostato in maniera tale da permettere ai dati PCM il trasferimento tra dispositivi. Sono necessari soltanto quattro segnali diversi, così come riportato nella seguente tabella:

dal punto di vista elettrico, ecco le caratteristiche:

Il DVI opera in modalità burst a 16-bit. Il segnale voce su GSM è riportato in complemento a due a 13 bit ma l'uscita del decoder viene salvata in formato Q15 (complemento due a 16 bit). Questo vuol dire che gli ultimi tre, i meno significativi, sono pari a zero.

Una schematizzazione del funzionamento viene data con la seguente figura

all'interno della quale vengono indicate le scansioni temporali di un segnale DVI in PCM.
A questo punto, è necessario identificare la frequenza di clock del Master; così come abbiamo detto, ciascun frame PCM contiene 16 bit più un ciclo WAO (segnale di allineamento).
Questo vuol dire che l'intero frame è lungo 17 cicli di clock; pertanto abbiamo:

fclk = 8 kHz x 17 = 136 kHz

per quanto riguarda le caratteristiche del timing, invece, vale la pena di specificare che, poichè possiamo avere sia la configurazione master sia la configurazione slave, è necessario specificare a quale facciamo riferimento.
Nel primo caso avremo:

e quindi

Nel secondo caso, ovvero in modalità slave, avremo:

e pertanto

E dopo aver approfondito questi aspetti preliminari, ovviamente c'è da lavorare su come controllare i dispositivi.

A questo scopo vi rimandiamo allo studio degli AT Commands ma anche allo studio del vostro specifico dispositivo.
Come abbiamo detto in apertura, infatti, finora abbiamo trattato un argomento di natura generale.
E sebbene per tutti quei dispositivi identificati quello che vi abbiamo detto finora sia vero, è altrettanto vero che per ognuno di essi sarà necessario tener conto della differenziazione nel "Pin-out".

Per ulteriori informazioni potete scrivere a questa email: msangalli@arroweurope.com

 

 

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ritratto di Boris L.

Questa è proprio la lettura

Questa è proprio la lettura che stavo cercando! Ottimo suggerimento.
Grazie.

 

 

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