Программное дeкодирование DTMF по принципу АОН на базе микро

Программное дeкодирование DTMF по принципу АОН на базе микроконтроллера PIC16F628

Раздел: Телефония

На данной страничке сделана попытка рассказать о том, как самому написать программу декодера DTMF для PIC (например в целях уменьшения вашей схемы на целую микросхему апаратного декодера DTMF типа 1008ВЖ18), на основе распостранённого алгоритма - массово используемого в АОНах.

Если желания или времени разбиратся (в чём я был прав, а что лучше переделать по своему) в моёй программе нет, то можете не тратя время - скачать архив с исходным текстом на asm, для включения в свой проект.

Для остальных (тем кому это интересно) попробую объяснить как это всё работает, те "разобрать свою программу по косточкам" на самом простом и понятном даже для новичка уровне:

В качестве эталонного сигнала в программе используется таблица значений SIN и COS для каждой из 8 частот DTMF. Таблица составлена таким образом, чтоб при выборке из неё очередных 2х байт (16 бит) иметь в регистрах Byte1 и Byte2 значения эталонных 8 частот для данного момента времени(выборке) как по синусам так и по косинусам одновременно (в этой части я ничего не изобретал а взял классическое решение от АОНа.

Вот собственно и сам текст хитро перемещаемой подпрограммы выборки из таблицы более 256 байт ( делал не я, автор Peet_on_B3 ) которая загружает в регистры Byte1 и Byte2 очередные значения:

tab_dtmf call tab_00 movwf Byte1 call tab_00 movwf Byte2 clrf PCLATH ; 00 - адрес PCLATH откуда был вызов ПП return tab_00 movf dtmf_page,w movwf PCLATH ; выход из таблицы с сохранением значения в W регистре incf dtmf_adrs,f btfsc STATUS,Z incf dtmf_page,f decf dtmf_adrs,w movwf PCLdtmf_file include dtmf.tab ; это файл значений таблицы эталонных частот DTMF

     Выборка новых пар значений и сравнение их с входным сигналом из таблицы происходит с периодом в 70 мкс (так само собой получилось, при частоте задающего генератора 4 Мгц), итого за ~17,9 мс происходит 256 выборок, что достаточно для накопления статистики о наибольшем присутствии какой то одной из 4 частот в каждой из верхней и нижней группе, но это моё субъективное мнение, тк я считаю что увеличение выборок до 512 "съест" половину программной памяти(свёртывать в 2 раза таблицу по чётным и нечётным строкам(как используют в АОН в целях экономии) нельзя, тк при разворачивании произойдёт нарушение временного "статус-кво" и придётся цикл выборки привязывать к таймеру, что есть потери времени и ненужное задействование апаратных ресурсов - что мне никак не хочется), а уменьшение до 128 (любимое число АОНов тк укладывается в 10 мс)"сгладит" максимумы на уровне шумов и DTMF декодерирование, например в условиях радиканала будет не уверенным. В АОНах "окно" увеличивать принципиально нельзя из-за того что там принимается "безинтервальник" с фиксированой длительностью цифр, а в DTMF окно можно без проблем "растянуть" минимум на 40 мс.
Хотя может я и не прав, но во всяком случае переменная цикла равная 256 и не требующая перезагрузки это красиво, код в цикле выполняется строго 70 мкс не зависимо не от чего и не требует синхронзации от таймера, доп.внешнего кварца итд - то это тоже красиво, оставшегося времени хватает на обработку и программа "вписывается красиво по времени" в 1/2 минимального времени обнаружения DTMF и 1/3 минимального времени генерации DTMF и при этом не требует "эксклюзивного" кварца 3,58 а работает от классического 4 МГц (в тестовом варианте работает весьма сносно даже от встроенного IRC).

     Если требуется по каким-то соображениям, увеличить или уменьшить размеры таблицы (в моём варианте это 512 байт т.е. 1/4 программной памяти)) а так-же изменить время выборки - вобщем если у Вас есть желание и время "поиграть" с этими параметрами, то можете скачать архив с исходной таблицей в Excel и переделать её на своё усмотрение: Исходная таблица для расчёта эталонных значений.

     Теперь рассмотрим как это всё работает т.е., сейчас я прокоментирую самые на мой взгляд - интересные части:

pd_200 call tab_dtmf ; выборка очередных 2х байт из таблицы btfsc CMCON,7 ; смотрим на состояние выхода встроенного компаратора comf Byte1,f ; инвертируем сразу все 16 отчётов если на выходе "1" btfsc CMCON,7 ; или оставляем всё как есть если на выходе компаратора "0" comf Byte2,f btfss Byte1,0 ; подсчитываем все "1" для 16 накопительных ячеек за 256 циклов incf F697_1,f ; это ещё не коэфициенты кореляции а просто счётчики совпадений btfss Byte1,1 ; эталонов синусоид и косинусоид с реальным сигналом incf F697_2,f btfss Byte1,2 incf F770_1,f btfss Byte1,3 incf F770_2,f btfss Byte1,4 incf F852_1,f btfss Byte1,5 incf F852_2,f btfss Byte1,6 incf F941_1,f btfss Byte1,7 incf F941_2,f btfss Byte2,0 incf F1209_1,f btfss Byte2,1 incf F1209_2,f btfss Byte2,2 incf F1336_1,f btfss Byte2,3 incf F1336_2,f btfss Byte2,4 incf F1477_1,f btfss Byte2,5 incf F1477_2,f btfss Byte2,6 incf F1633_1,f btfss Byte2,7 incf F1633_2,f decfsz CScan,1 goto pd_200 ; крутимся 256 раз (17920 мкс) - накапливая статистику (1 оборот строго 70 мкс)

В следующем блоке происходит обработка того что приняли в окне по принципу вычитания "половинки+поправка" (поправка нужна так-так в таблицу укладывается не всегда кратное число периодов и соответственно сумма "1" будет не 128 !!!) и последующего сложения SIN и COS составляющих, те имитация вычисления "сложения SIN и COS по модулю два" из накопительных ячеек F697_1...F1633_2 в целях получения значений "ноль" если сигнал отсутствует или "около нуля" если сигнал имеет слабую корреляцию с искомой частотой при её фазе 0, 90, 180 или 270 градусов

movlw .136 ; вычитаем 128 + плюс поправочный коэфициент subwf F697_1,f ; и сохраняем SIN+COS в Fxxx_1 btfss STATUS,C ; если произошёл заем те число меньше то значит приняли comf F697_1,f ; инверсию (сдвиг фазы на 180), что нас тоже интересует movlw .131 ; теперь переворчиваем фазу и имеем в итоге инфо о корреляции subwf F697_2,f ; при фазе 0 и 180 градусов как для синуса так и для косинуса. btfss STATUS,C comf F697_2,f movf F697_2,w addwf F697_1,f ; обработка частоты 697 Гц закончена, продолжаем то-же movlw .128 ; проделывать и для остальных частот, сохраняя результат subwf F770_1,f ; корреляции в регистрах Fxxx_1(в целях экономии ОЗУ) btfss STATUS,C comf F770_1,f movlw .127 subwf F770_2,f btfss STATUS,C comf F770_2,f movf F770_2,w addwf F770_1,f movlw .130 subwf F852_1,f btfss STATUS,C comf F852_1,f movlw .130 subwf F852_2,f btfss STATUS,C comf F852_2,f movf F852_2,w addwf F852_1,f movlw .128 subwf F941_1,f btfss STATUS,C comf F941_1,f movlw .128 subwf F941_2,f btfss STATUS,C comf F941_2,f movf F941_2,w addwf F941_1,f movlw .130 subwf F1209_1,f btfss STATUS,C comf F1209_1,f movlw .128 subwf F1209_2,f btfss STATUS,C comf F1209_2,f movf F1209_2,w addwf F1209_1,f movlw .129 subwf F1336_1,f btfss STATUS,C comf F1336_1,f movlw .129 subwf F1336_2,f btfss STATUS,C comf F1336_2,f movf F1336_2,w addwf F1336_1,f movlw .135 subwf F1477_1,f btfss STATUS,C comf F1477_1,f movlw .128 subwf F1477_2,f btfss STATUS,C comf F1477_2,f movf F1477_2,w addwf F1477_1,f movlw .131 subwf F1633_1,f btfss STATUS,C comf F1633_1,f movlw .125 subwf F1633_2,f btfss STATUS,C comf F1633_2,f movf F1633_2,w addwf F1633_1,f ; первичная обработка 8x10=80 мкс ;(всего ~1/240 часть от общего времени выбоки и обработки "окна")

     Теперь можно протестировать работу программы наглядно, те выдать в цикле значения ячеек F697_1 ... F1633_1 в программу-терминалку на Ваш персональный компьютер через апаратный USART 16F628 (8 бит, 1 стоповый, 9600 бод), в целях контроля работоспособности алгоритма, само собой зациклив сканирование и подключив на вход компаратора "бипер" + источник шума, по следующей схеме:

 

Вариант схемы в формате PCAD 4.5


     Для работы этой схемы необходимо выполнить следующую инициализацию:

;-------------------------------; инициализация модуля компараторов movlw B'00000101' movwf CMCON ; подключен только 2 компаратор (входы 1 компаратора можно использовать bsf STATUS,RP0 ; как цифровые для полноценного ввода-вывода) movlw B'11100110' movwf VRCON ; на вывод RA2 подключаем внутренний источник +Vout=1,25 (при питании +5в) bcf STATUS,RP0;-------------------------------; инициализация USART bsf STATUS,RP0 movlw .25 ; задаём скорость 9600 movwf SPBRG bsf TXSTA,BRGH bcf TXSTA,SYNC bsf TXSTA,TXEN bcf STATUS,RP0 bsf RCSTA,SPEN

     Далее включаем в проект следующую тестовую подпрограмму:

out_DTMF call out_busy movwf TXREG returnout_busy clrwdt btfss PIR1,TXIF goto out_busy return

     Которая выдаёт значение рабочего регистра в асинхронном режиме в порт компьютера, само собой в рабочий регистр надо будет грузить по очереди все 8 регистров F697_1 ... F1633_1 и дополнять пробелами для наглядности(что-б значения корреляции для одной и той-же частоты в терминалке выводились в столбик), например вот так:

movf F697_1,w call out_DTMF movf F770_1,w call out_DTMF .............. movf F1633_1,w call out_DTMF movlw 0x20 call out_DTMF ..............

     Теперь когда мы своими глазами убедились в том что корреляционный алгоритм действительно устойчиво работает (и если такая работа(вероятность,надёжность...) Вас устраивает) можно провести перевод значений максимумов в реальное значение DTMF и сохранить его в регистре "RxDtmf" используя следующий код:

clrf RTemp ; очистка битового указателя на начальные максимумы movlw F697_1 ; загружаем указатель на F697_1 movwf FSR movf INDF,w subwf F770_1,w btfss STATUS,C goto pd_300 incf FSR,1 incf FSR,1 bsf RTemp,0 pd_300 movf INDF,w subwf F852_1,w btfss STATUS,C goto pd_320 movlw F852_1 movwf FSR bsf RTemp,1 pd_320 movf INDF,w subwf F941_1,w btfsc STATUS,C bsf RTemp,2 movlw F1209_1 movwf FSR movf INDF,w subwf F1336_1,w btfss STATUS,C goto pd_340 incf FSR,1 incf FSR,1 bsf RTemp,3 pd_340 movf INDF,w subwf F1477_1,w btfss STATUS,C goto pd_360 movlw F1477_1 movwf FSR bsf RTemp,4 pd_360 movf INDF,w subwf F1633_1,w btfsc STATUS,C bsf RTemp,5 btfss RTemp,2 ; разбираемся какое принято базовое число 1,4,7,10 goto pd_400 ; в зависимости от состояния 3 флагов в регистре указателе movlw .10 ; на максимум в верхней группе частот movwf RxDtmf goto pd_500pd_400 btfss RTemp,1 goto pd_420 movlw .7 movwf RxDtmf goto pd_500 pd_420 btfss RTemp,0 goto pd_440 movlw .4 movwf RxDtmf goto pd_500 pd_440 movlw .1 movwf RxDtmf ; блок коррекции по номеру столбца базового числаpd_500 ; те прибавляем к 1,4,7,10 числа 1,2,3 в зависимости btfss RTemp,5 ; от состояния 3 флагов в регистре указателе goto pd_520 ; на максимум в нижней группе частот movlw .3 addwf RxDtmf,1 goto pd_600 pd_520 btfss RTemp,4 goto pd_540 incf RxDtmf,1 incf RxDtmf,1 goto pd_600 pd_540 btfsc RTemp,3 incf RxDtmf,1 ; в RxDtmf конечный результат ( только коду "0" соотв.зачение 11 !!!)

     В итоге получили искомый код DTMF за время менее 20 мс, если-б это был АОНовский "безинтервальник" - можно было-б сказать что "дело сделано", но тк у DTMF есть такая неприятность как неизвестная длительность (от 60 мс и больше) и паузы между посылками, то приходится ещё делать несколько повторных проверок (хватает 2х но лутчше 3), при этом попутно ловится пауза запись значения в регистр "00" если DTMF отсутствует, что так-же можно использовать в Вашей программе. Эту часть программы я тут не привожу тк считаю что та часть моей программы где делается сравнение 2-х байт и результат заносится в счётчик совпадений достаточно проста для понимания даже начинающим.


Реклама автомобильная магнитная система экономия расхода топлива магнитная система для автомобилей . организация праздников корпоративов . DATALABS наши цены ниже: восстановление данных. Достали проблемы с компьютером? Реклама






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.