双音多频DTMF技术在DSP系统中的实现.pdfVIP

DSPF专栏 双音多频DT MF 技术在DSP 系统中的实现 电子科技大学-美国德州仪器DSP技术中心 管庆 徐胜 摘 要：双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信令在全世界范围内得到广泛应用，将DTMF信令 的产生与检测集成到含有数字信号处理器（DSP）的系统中，是一项较有价值的工程应用。本文给出一种成功 的实现方案：首先阐述DTMF信令的产生与检测的基本原理，然后给出在TI公司定点DSP芯片TMS320C54x系 列中的实现方案，最后作了实现方案的性能分析。 关键词：数字信号处理器；双音多频；正弦波振荡器； Goertzel算法 双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）信 1 DTMF信号的产生 令，逐渐在全世界范围内使用在按键式电话机上，因 DTMF编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个 其提供更高的拨号速率，迅速取代了传统转盘式电话机使用 用于产生行频，一个用于产生列频。向DSP装入相应的系数 的拨号脉冲信令。近年来DTMF也应用在交互式控制中，诸 和初始条件，就可以只用两个振荡器产生所需的八个音频信 如语言菜单、语言邮件、电话银行和ATM终端等。将DTMF 号。典型的DTMF 信令的产生与检测集成到任一含有数字信号处理器(DSP)的系 信号频率范围是 统中，是一项较有价值的工程应用。 700～1700Hz，选 DTMF编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音 取8000Hz作为采 信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字 样频率，即可满足 信息的存在性。电话机键盘上每一个键通过由图1所示的行 Nyquist条件。 频与列频唯一确定。DTMF的编解码方案无需过多的计算 由图2数字振 量，可以很容易的在DSP系统里与其他任务并发执行。 荡器对的框图，可 图2 DTMF数字振荡器对 由图1可知， 以得到该二阶系 一个DTMF信号 统函数的差分方程为： 由两个频率的音 y(n) = -ay(n-1) - a (1) 1 2 频信号叠加构成。 其中a=-2cosω，a=1，ω=2πf/f，f为采样频率， 1 0 2 0 0 s s 这两个音频信号 f为输出正弦波的频率，A为输出正弦波的幅度。该式初值 0 的频率来自两组 为y(-1)=0，y(-2)=-Asinω。 0 预分配的频率组： CCITT对DTMF信号规定的指标是，传送/接收率为 行频组或列频组。 每秒10个数字，即每个数字100ms。代表数字的音频信号必 每一对这样的音 须持续至少45ms，但不超过55ms。100ms内其他时间为静 图1 电话机键盘的频率矩阵 频信号唯一表示 音，以便区别连续的两个按键信号。