基于CAN总线的语音通信探索研究

【摘要】 CAN总线具备良好的实时性和纠错能力，有广阔的应用空间。目前CAN总线的应用集中在中低速阶段，高速阶段几乎没有[1]。本文将利用现场局域网络总线的500K-1M高频通信范围，对语音信号在现场总线上的传输进行研究，并设计硬件和软件用于原理验证，初步实现基于CAN协议上的语音通信。

【关键词】 CAN总线 语音通信

随着工业技术的发展，机械自动化得到广泛的应用，CAN技术的发展相对迅猛，被称为自动化领域的计算机局域网[2]。CAN总线上的语音通信的10Km，最大传输距离和1Mbps的传输速率以及可靠的检错和错误处理机制。

一、CAN总线概述

现场总线是一种多主方式的串行通讯总线，挂接在总线上的每个节点都可以充当主机也可以充当分机。具有高达1Mbits的通信速率、高抗干扰性、较强的校错能力、远距离传输、灵活组网和合理的仲裁机制等优点。

2.3 语音编码和解码

该编解码器采样频率为 8000 Hz 的数字信号，该信号进行 16bit线性 PCM 处理转换为编码器输入。数据每125us采样一次，其中大约4us是有效数据，并在此时进行数据捕获。通过编码解码后传输的语音信号为数字信号。

三、CAN总线的语音传输性能分析

3.1 CAN总线传输

CAN总线语音传输原理如图1所示，声源产生语音信号，对语音信号进行编码；语音模块将编码后的信号传给STM32单片机，然后通过外部中断从CAN总线上传输给接收节点，接收节点上的微处理器收到信号后，对语音信号进行解码成模拟信号通过喇叭播放出来。

3.2 实验及结果

本文设计了具有语音编码和解码功能的收发节点的硬件系统，发送节点将语音进行编码后发送到接收实验板并解码还原语音信号用于模拟验证语音通信过程。CPU外部中断从RD口读取语音信号，跳变沿触发外部中断，脉冲为8KHz；之后数据直接往P1口发送，当收到接收完成中断后，RD立即变为输入状态，即接收语音包。板载LED灯用于指示通信状态，图2为语音在CAN总线上传输的差分信号波形。

CAN语音通信技术具有广阔的应用前景，本文对其进行了探索研究并初步实现了两个语音节点的单工通信，该语音通信语音方式下编解码及压缩算法和节点时序控制十分关键，此外嵌入式处理器的运算能力及软件实时性也是通信性能的重要因素。

参 考 文 献

[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.