摘要：规划了一种依据ZigBee传输的无线传感网络结构的语音会议体系。每个话筒作为无线传感网络的一个节点，一切话筒组成一个无线传感网络。话筒的声响数据经过ZigBee传输上传到会聚节点，会聚节点再转发到扩声体系。此规划有用地处理传送间隔过远和部分死角方位无法传送的问题。
导言
在一些多人参加的会议中，尤其是大型会议，需求适当数量的话筒保证与会者的讲话需求。一般做法是运用有线设备将各个话筒手拉手串联起来，再衔接到会聚节点，终究接入音箱或许扩声体系。当与会人员数量较大时，布线作业会十分复杂，尤其是在一些暂时会议场所，会大大进步作业量。此刻假如运用无线话筒，因为话筒数量有限，无法做到人手一个话筒，既耽误时间，也糟蹋人力传递话筒，导致会议作用较差。
而无线传感网络的长处刚好能够弥补了惯例做法的缺乏，能够将每个与会者运用的话筒作为一个无线传感网络的节点，每个话筒经过无线传感网络上传声响数据至会聚节点，会聚节点再将声响数据发送到扩声体系。一起，因为无线传感网络的数据传输是双向的，能够将会聚节点发送的数据精确传递到每个节点，用此功用能够完结需求同声传译的会议体系中。将翻译人员运用的话筒作为一个节点参加体系中，这样翻译人员的声响数据就发送到每个与会者的话筒中，与会者能够经过耳机挑选一路频道进行收听。因为每个节点之间是对等网络，能够彼此传递数据，这样能够有用处理部分节点因为和会聚节点相距太远，或许有障碍物堵塞而导致无法上传声响信号的问题。
1 无线传感网络简介和特色
无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知、收集节点布置区的观察者感兴趣的感知方针的各种信息，并对这些信息进行处理后以无线的方法发送出去，经过无线网络终究发送给观察者。
无线传感网络有以下几个特色：
①在无线传感器网络中不存在严厉的控制中心，整个无线传感网络是一个对等式网络，网络中的每个节点都能够随时参加或脱离网络。
②网络的布设和打开不需求依赖于其他预设的网络设施，节点能够经过分层协议和分布式算法和谐各自的行为，节点发动后能够快速、自动地组成一个独立的无线网络。
③无线传感器网络中没有专门的路由设备。节点的多跳路由是由一般网络节点完结的，每个节点既能够发送信息，又能够转发信息，能够有用防止部分节点无法与路由通讯的问题。
④无线传感器网络是一个动态的网络，节点能够到处移动，既能够因为某种原因退出网络运转，也能够因为某种原因新参加到网络中。网络结构能够动态改变，十分灵敏。
2 体系结构规划
体系结构图如图1所示。每个与会者的话筒作为无线传感网络的一个节点，如图1中左面的圆形示意图，每个节点能够直接和会聚节点通讯，部分节点(或许因为间隔过远或许被障碍物阻挠)无法直接和会聚节点通讯，能够经过其他中心节点(图中黑色节点)转发而直接与会聚节点通讯，乃至经过多级子节点的路由终究到会聚节点。
会聚节点将子节点发送过来的声响信号经过音频解码后传输到扩声体系。一起，当部分会议体系需求同声传译时，体系中还会存在同声传译的子节点，同声传译节点作为一个特别的子节点，将翻译数据直接发送给会聚节点，再由会聚节点转发给各个子节点。子节点依据用户的需求挑选对应的言语，遭到ZigBee的带宽约束，能支撑同声传译的通道数目是有约束的。
3 子节点的硬件规划
子节点的硬件规划如图2所示。上行通道中，声响首要经过麦克风转化为电信号，然后进行A/D采样，上传给CPU再转发给音频编码，编码后回传给CPU，终究经过无线传输网络ZigBee传送给会聚节点;下行通道刚好相反，无线传感网络将会聚节点下发的数据经过CPU给音频解码部分，完结解码后CPU再次转发给DAC进行数模转化，终究经过信号扩大今后输出到耳麦。各个体系的节点经过电池供电，这样能够便利每个节点的恣意移动，添加体系的灵敏性。
3.1 CPU、无线接纳模块和音频编码模块的完结
该部分选用了美国CEL公司的MeshConnectTM系列ZICM2410模块，其内核芯片ZICM2410是一个真实的单芯片处理方案，遵照ZigBee规范和IEEE 802.15.4规范，它由一个含有基带MODEM的射频收发器、硬连线的MAC和内嵌8051内核的微控制器(带有内部Flash存储器)组成，包含多个通用I/O引脚、定时器、UART，SPI等，以及硬件语音编解码器。独有的I2S/SPI/UART音频输入/输出接口，结合其扩展的500 kbps或1 Mbps的无线传输速率，能够满意广阔的无线语音运用。该芯片具有集成度高、外设接口丰厚、功耗低的特色，作业电压为3.3 V，十分合适无线模块的运用，尤其是低功耗的特色，十分合适电池场景运用，便利移动。
ZICM2410芯片结构如图3所示。在ZigBee数据速率(250 khps)下所体现出的杰出射频功能，完全能满意经过紧缩编码的语音带宽要求。C EL向客户供给作为部分软件库的CEL ZigBee栈，CEL还可供给开发定制的运用程序所需求的硬件和软件东西。
ZICM2410还具有一个集成的PCB板载天线，因为CEL的ZIC2410 IEEE 802.15.4/ZigBee收发器能供给106 dB的工业尖端链路预算，因而，即便没有外部功率扩大器，MeshConnect仍能够坚持远间隔的无线衔接(3 000ft无障碍间隔)，在无需外置天线的情况下能满意一般会场的要求，进一步添加集成度，减小终端的复杂度和体积。
ZICM2410还有支撑三种语音编码解码算法：μ-律、a-律和ADPCM，十分合适语音会议体系的需求，能够进一步进步集成度、下降功耗。此外还对外供给十分丰厚的外部接口，包含UART1、UART2、I2S、SPI、22个GPIO、4路ADC和I2S接口。
3.2 上行通道体系的硬件完结
声响首要经过麦克风转为电信号，因为麦克风输出的信号很小，所以要经过一扩大器扩大，其电路部分如图4所示。
声响从麦克风输出经过C1耦合到运算扩大器的负向输入端，经过榜首级反向运算扩大器扩大，再经过第二级反向扩大器扩大后经过一电阻输出终究给ADC采样。
其间R7、R6分压今后向运放供给一个参阅电压，为了电压更稳定在R6两头之间加一滤波电容。R12、R13为麦克风供给一偏置电压，相同加C13、C16两滤波%&&&&&%以进步稳定性。R8、C18组成运算扩大器的反应阻抗，一起也是一低通滤波器，这样能够有用地滤除高次谐波的混叠搅扰。相同R17、C17的作用也相同。C14也是一个低通滤波器，滤除高次谐波的搅扰。
信号经过扩大后，输出给ADC进行采样、ADC选用ADSS8865，它是TI公司的一款低功耗、16位的ADC，在100 ksps下只要0.65 mW的功耗，十分合适电池供电场景运用，其参阅电压和模仿电压都是3.3 V。经过SPI接口与CPU衔接。其衔接示意图如图5所示。ADC的模仿电源、数字电源、参阅电压都是电源直接输入3.3 V。
ADC将声响信号采样回来今后，首要经过SPI接口发送给CPU，CPU在转发给音频紧缩模块，音频紧缩模块编码今后经过CPU转发给无线发送模块，无线发送模块选用ZigBee协议转发到会聚节点。
3.3 下行通道硬件体系的完结
子节点经过ZigBee模块接纳会聚节点的数据，经过音频解压后，CPU经过I2C总线通道发送给DAC进行数模转化，终究经过功放输出给耳机接口。DAC选用TI公司的PCM1774，PCM1774是一块16位DAC，最高带宽抵达50 kHz，作业电压在数字和模仿部分均为3.3 V，与CPU体系和ADC坚持一个电压供电，减小电源规划的复杂度。
PCM1774内部自带一个功率扩大模块，能够直接输出到一般的耳机接口，削减功放模块的规划，进一步下降电路的复杂度。PCM1774支撑SPI口和I2C总线口与控制器衔接，因为CPU模块ZICM2410只要一个SPI口现已和ADC衔接，此处DAC经过CPU的I/O口模仿I2C总线与DAC衔接。其衔接示意图如图6所示。一起PCM1774需求一路体系时钟，经过CPU的I/O口输出直接给PCM1774。
4 子节点的软件规划
每个子节点发动后，首要初始化，设置本节点地址，设置默许方针节点地址是会聚节点，然后查找能否与会聚节点衔接。假如能衔接则树立链接，并设置本节点能够与直接与会聚节点衔接，一起设置下一站的方针地址为会聚节点，然后预备传输数据，假如有数据传输则将数据传输到会聚节点。因为每个子节点能够是动态移动的，或许受外界要素搅扰等，导致子节点的通讯链路受阻，假如没有传输数据或许传输数据完毕后，子节点再次扫描能否与会聚节点衔接，如此重复。
在扫描与会聚节点衔接进程，假如无法直接与会聚节点衔接，则测验与周边节点树立链接，假如无法找到能抵达会聚节点的子节点，则直接回来查找会聚节点，如此重复。
假如能找到周边能够与会聚节点衔接的子节点，则找一个能最快抵达会聚节点的子节点树立链接，然后设置本节点能够抵达会聚节点，并设置抵达会聚节点需求跳动子节点的跳数，然后设置下一节点地址，预备数据传输，终究判别是否有数据传输。假如没有数据传输则子节点是动态的，回来持续扫描是否能够抵达会聚节点，如此循环下去。
假如有数据传输则判别是上行数据仍是下行数据，假如是上行数据则直接转发至下一个站节点，假如是下行数据，则判别是否为传送给本机数据，假如是则进行音频解码终究直接输出至DAC输出。
因为每个子节点方位是动态的，所以在转发完数据或许解码输出给DAC完结后持续查找会聚节点，如此重复。整个软件流程图如图7所示。
5 会聚节点和同声传译节点规划
会聚节点与子节点根本共同，仅仅硬件上数据转发传输才能比一般子节点大，软件上针对数据进行转发给一切与其衔接的子节点，假如是子节点上传过来的数据则直接进行音频解码，终究经过DAC输出至音箱输入线路。同声传译节点和其他子节点硬件规划上是共同的。仅仅在
运用进程中，假如设置为同声传译节点，软件处理上也有些纤细差异。在此不做具体打开。
结语
本文规划的体系十分合适用在一些暂时大型会议场所，无线传感网络能够由许多节点组成，组网结构能够随时改变，并且节点之间也能够彼此传送数据，有用地处理传送间隔过远和部分死角方位无法传送问题。
本体系以集成CPU、ZigBee收发模块和音频编解码的ZICM2410为中心，Z%&&&&&%M2410有高集成度和低功耗的特色，使得硬件电路规划十分简略，十分合适移动的电池供电体系。
本体系跟着子节点的添加，会聚节点的使命十分艰巨，并且对稳定性也至关重要，所以在一些子节点过多的场景，能够考虑选用多级会聚节点方法，一起会聚节点选用网状彼此备份方法组网，在部分会聚节点反常情况下，能够经过其他会聚节点来完结正常的通讯。
