中北大學(xué)學(xué)位論文 基于電話線的圖文聲信號(hào)傳輸技術(shù)和系統(tǒng)的研制 摘要 本系統(tǒng)主要針對(duì)普通的固定電話交流形方式單一的不足，在原來只傳輸語音的基礎(chǔ) 上再加入手寫圖文信號(hào)的輸入與傳輸，是對(duì)多媒體通訊設(shè)備的開發(fā)。這些新加的功能， 可以有效地解除由于方言間不通造成的表述上的誤會(huì)。還可以滿足在電話通訊過程中對(duì) 圖形、路線、設(shè)計(jì)的探討。更重要的是，可以極大地降低對(duì)使用者的限制。在某些特殊 情況下，還具有保密功能；而聽力和語言能力有障礙的聾啞人也能自如使用。 本文圍繞在普通電話機(jī)添加手寫顯示部分，獲取圖文信號(hào)，并傳輸語音信號(hào)的基礎(chǔ) 上兩路信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)能浻布?shí)現(xiàn)，開展了以下工作： 1 設(shè)計(jì)了一個(gè)基于電話線傳輸圖文聲信號(hào)的功能結(jié)構(gòu)方案，該方案以數(shù)字信號(hào)處理 器t m s 3 2 0 c 6 7 1 3 為核心，具有快速處理數(shù)據(jù)，且擴(kuò)展功能強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。 2 應(yīng)用d s p 芯片進(jìn)行對(duì)信號(hào)的處理、控制，完成d s p 與手寫板、液晶顯示模塊的 連接，實(shí)現(xiàn)手寫輸入信號(hào)在液晶顯示屏上的顯示，驗(yàn)證了軟硬件設(shè)計(jì)的正確性。 3 采用電話線作為模擬語音信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓餐诺溃x擇二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制 解調(diào)方式將數(shù)據(jù)信號(hào)搬移到較高頻段，通過頻分多路復(fù)用的方法實(shí)現(xiàn)兩路信號(hào)同時(shí)傳 輸，并以應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。 4 針對(duì)公共電話網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)情況，提出了基于d s p 的系統(tǒng)在入網(wǎng)后可能遇到的問題， 并給出了相應(yīng)的解決方法。編寫的程序和設(shè)計(jì)的電路，對(duì)其他類似的應(yīng)用都可以起到一 定的啟迪和參考作用。 關(guān)鍵字：多媒體固定電話手寫輸入d s p 頻分復(fù)用公共電話網(wǎng) 中北大學(xué)學(xué)位論文 t e c h n olo g ya n ds y s t e md e v eio p m e n to ft r a n s mit tin gv oio ea n dt e x t sig n aib a s e do nt h et eie p h o n ekin e a b s t r a c t t oe n h a n c et h ef u n c t i o no ft h eo r d i n a r yt e l e p h o n e ，b yw h i c ht h eu s e rc a nc o m m u n i c a t ew i t h o t h e r si nv o i c eo n l y , t h i ss y s t e ma d d sh a n d w r i t i n g - t e s ts i g n a li n p u t t i n ga n dt r a n s m i t t i n g ， b e s i d e st h es i m u l t a n e o u sv o i c e i ti sat y p eo fm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n t w h e n t h et w ot a l k e r sb e i n gf r o md i f f e r e n ta r e a ss p e a ki nd i f f e r e n ta c c e n t s ，t h e r ea l w a y sm u s tb ea c o n d i t i o nt h a tt h et w oc a n n o tk n o we a c ho t h e r w h i l e ，u s i n gt h e s ef u n c t i o n s ，t h eu s e r sw i l l a v o i d et h ee m b a r r a s s i n gs i t u a t i o na n dm i s u n d e r s t a n d i n g a d d i t i o n a l l y , i ft h e yw a n tt od i s c u s s t h ef i g u r e ，r o u t e ，d e s i g no nl i n e ，i ta l s oc a nm e e tt h e i rd e m a n d s w h a ti sm o r e ，i th a sc a n c e l e d t h er e s t r i c t i o no nu s e re f f e c t i v e l y i ns o m es p e c i a lc a s e s ，i tc a nb eu s e dt om a i n t a i ns e c r e c y a n dt h ed e a f - m u t e s ，謝t ht h eo b s t a c l eo ft h eh e a r i n ga n dp r o n o u n c i n g ，c a nu s ei tf r e e l y a sr e q u e s t e d ，t h a ti sa d d i n gi nt h eo r d i n a r yt e l e p h o n eh a n d - w r i t i n gp a r t l ya n dr e v e a l i n g s o m e ，a n dt r a n s m i t t i n gt w os i g n a l so fp r o n u n c i a t i o na n dp i c t u r ea n dt e x t ，i no r d e rt or e a l i z e s o f t w a r ea n dh a r d w a r ea tt h es a n l et i m e ，t h ef o l l o w i n gw o r k sa r ef i n i s h e d ： 1b a s e do nt h et e l e p h o n el i n ef a c s i m i l et r a n s m i s s i o nf u n c t i o no ft h es t r u c t u r eo f a c o u s t i cs i g n a l sp r o g r a m ，w h i c ht m s 3 2 0 c 6 713d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o ra st h ec o r e ，w i t hf a s t d a t ap r o c e s s i n g ，a n dt h ee x p a n s i o no fp o w e r f u la d v a n t a g e s 2 a p p l i c a t i o no fd s pc h i p s f o rs i g n a lp r o c e s s i n g ，c o n t r o l ，c o m p l e t ed s pw i t ht h e t a b l e t ，l i q u i dc r y s t a ld i s p l a ym o d u l ec o n n e c t e dt or e a l i z et h eh a n d w r i t i n gi n p u ts i g n a la tt h e d i s p l a yo nl c d s c r e e n 3 u s i n gt e l e p h o n el i n e sa st h ec o m m o nc h a n n e l ，f o ra n a l o gv o i c es i g n a l a n dd a t a t r a n s m i s s i o n a n du s et h eb i n a r yf r e q u e n c ys h i f tk e y i n gm o d u l a t i o nr e m o v a ld e m o d u l a t i o no f d a t as i g n a l st oh i g h e rf r e q u e n c i e s s i m u l t a n e o u s l ya c h i e v et w o w a ys i g n a lt r a n s m i s s i o nb y f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n gm e t h o d i i 中北大學(xué)學(xué)位論文 4 t h r o u g ht h ep u b l i ct e l e p h o n en e t w o r kr e l a t e dk n o w l e d g es t u d y , d s p b a s e ds y s t e m i nt h en e t w o r ka f t e rt h ep o s s i b l ep r o b l e m se n c o u n t e r e da n dt og i v et h ec o r r e s p o n d i n gs o l u t i o n p r e p a r a t i o np r o c e d u r e sa n dt h ed e s i g no fc i r c u i t s ，t oo t h e rs i m i l a ra p p l i c a t i o n sc a l lp l a ya r o l e o fi n s p i r a t i o na n dr e f e r e n c e k e yw ords ：m u l t i m e d i af i x e d l i n e ，d s p , h a n d w r i t i n gi n p u t ，o f d m ，p u b l i ct e l e p h o n e n e t w o r k i i 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú) 立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含 其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對(duì)本文的研究作出重要貢 獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人 承擔(dān)。 論文作者簽名： 奄刻 日期：絲望：至窆 關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說明 本人完全了解中北大學(xué)有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括： 學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)校可 以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；學(xué)?？稍试S學(xué) 位論文被查閱或借閱；學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位 論文；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容( 保密學(xué)位論文在解密 后遵守此規(guī)定) 。 簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 型：墨z 日期： 中北大學(xué)學(xué)位論文 1 1 本課題的目的和意義 1緒論 從“搖把子”的磁石電話機(jī)l l 】到如今的程控電話，固定電話通信已擁有龐大的用戶 群，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。截至2 0 0 8 年3 月底，我國固定電話用戶已達(dá)3 6 2 億戶，固定電話普及率達(dá)2 7 8 部每百人。然而，普通電話機(jī)單一的語音傳輸形式使其 在人們的日常交流和使用中，逐漸表現(xiàn)出了不足。 本課題的目的在于開發(fā)一種新型的多媒體電話機(jī)。這種電話機(jī)不僅能滿足使用者的 日常要求，傳輸語音信號(hào)。并且，在原有座機(jī)、聽筒的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，加入手寫輸入的設(shè) 備和顯示設(shè)備，達(dá)到在普通電話機(jī)上擴(kuò)展手寫輸入并顯示功能的要求。 使用者通過這種電話機(jī)可以在語音交流的同時(shí)，使用擴(kuò)展的手寫輸入設(shè)備輔助語言 同受話者探討問題。使用手寫設(shè)備作為輸入工具可以滿足對(duì)多種信息傳遞的要求。除了 可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送文字類的信息外，手寫輸入信息可以根據(jù)使用者的構(gòu)想更有效地錄入各種 線條、圖形，從而大大提升實(shí)用性，更廣泛地適用于各類人群。 首先，由于不同地域、國家語言間的不互通經(jīng)常容易造成交流上的誤會(huì)。但是無論 身在何處，圖形和線條都是對(duì)事物說明的最佳媒介。其次，在電話交談過程中常常會(huì)遇 到關(guān)于圖形、路線及設(shè)計(jì)的探討，要想單純地用語言表示清楚可謂難上加難。最后，就 是，本系統(tǒng)消除了對(duì)使用者的各種限制。不管是在要求保密除通話雙方外不許有第三方 了解通話內(nèi)容的某些特殊情況下，還是聽力和語言能力有障礙的聾啞人，使用這種多媒 體電話機(jī)都能自由地與外界溝通。 1 2 固定電話多媒體化在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在人類的通信中，信息的有效性，有5 5 - - 6 0 是通過視覺實(shí)現(xiàn)的；3 3 3 8 是通過語音實(shí)現(xiàn)的；有7 是通過內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的【l 】。傳統(tǒng)的通信工具，包括電話、 傳真等，由于功能單一，嚴(yán)重地制約了信息有效性的充分發(fā)揮。而固定電話多媒體通信 中北大學(xué)學(xué)位論文 則是集語音、文字、圖像為一體，具有交互能力和多種功能的通信方式，能夠消除現(xiàn)有 通信工具的局限性，最大限度地實(shí)現(xiàn)信息的有效性，將會(huì)實(shí)現(xiàn)真正意義上的面對(duì)面溝通 和電話機(jī)上網(wǎng)，其突出特點(diǎn)是傳統(tǒng)的通信工具和其他多媒體通信方式所無法替代的。因 此，無論發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，還是發(fā)展中國家和地區(qū)，或是貧困落后的國家和地區(qū)，固話 用戶都有改變固話單一功能，向多媒體通信轉(zhuǎn)變的愿望和需求。 1 2 1 多媒體固定電話的發(fā)展 作為與i n t e r n e t 、移動(dòng)通信網(wǎng)并稱三大網(wǎng)絡(luò)的固定通話網(wǎng)，正在向多媒體通信的方 向發(fā)展。作為通信終端設(shè)備的固定電話機(jī)，也不斷融入更多樣化的功能。 目前，在許多國家，用戶已可在家中用固定電話機(jī)收發(fā)文字信息，下載鈴聲，從手 機(jī)上的通信錄中接收數(shù)據(jù)，發(fā)送彩色圖片信息；歐洲一些國家的固定電話運(yùn)營商開始大 規(guī)模更新網(wǎng)絡(luò)，在2 0 0 4 年推出與最新手機(jī)功能同步的新款家用多媒體固定電話機(jī)；2 0 0 4 年4 月，英國電信推出彩顯家用固定電話機(jī)，用戶只要插入有聯(lián)系信息的手機(jī)智能卡， 就可把這些信息輸入到家用固定電話機(jī)上使用；法國電信公司正在巴黎、里昂和圖盧茲 3 城市進(jìn)行彩屏手機(jī)與固定電話機(jī)間的圖像通信試驗(yàn)，計(jì)劃推出能與最新款式3 g 手機(jī) 實(shí)現(xiàn)完全交互的可視固定電話機(jī)。英國電信認(rèn)為，從用戶登記使用新業(yè)務(wù)的情況看，發(fā) 展前景大有希望，現(xiàn)在使用多媒體通信電話機(jī)的用戶通常大約每月發(fā)出1 2 條文字信息， 這一數(shù)字還在上升。正如意大利電信所提出的“凡是手機(jī)能提供的服務(wù)，固定電話都能 做到，誰說固定電話乏味? 它將與手機(jī)一樣受人歡迎。”【l j 我國非常重視下一代固定電話的發(fā)展，對(duì)多媒體智能電話進(jìn)行試驗(yàn)。上海首先推出 了一種名叫“家家e 短消息”電話，這種電話比普通電話多了一種收發(fā)短消息的功能，人 們通過短消息互通業(yè)務(wù)，就可以用固定電話傳遞信息；從2 0 0 2 年開始，我國陸續(xù)在廣 州北京、青島和蘇州等城市安裝多媒體信息公用電話，它是一種集話音通話、網(wǎng)絡(luò)信息 服務(wù)與廣告發(fā)布于一體的新一代公用數(shù)字通信設(shè)備。2 0 0 4 年初，蘇州電信的新一代智能 公用電話亮相街頭，截至2 月底，全市增加了5 0 0 0 多部，成為公用電話的熱點(diǎn)業(yè)務(wù)。 如北京平治東方公司研發(fā)的一款多媒體通訊終端產(chǎn)品多媒體電話。它集智能通信、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、媒體咨詢于一體，融合多種技術(shù)和應(yīng)用，它是一款固網(wǎng)增值應(yīng)用產(chǎn)品，但 2 中北大學(xué)學(xué)位論文 數(shù)據(jù)的傳輸主要還是依靠互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。威艾德通訊技術(shù)( 深圳) 有限公司開發(fā)的多媒體電 話具有曲目編排播放功能，但不具有雙向多媒體交互功能等等。 因此，當(dāng)務(wù)之急是研發(fā)先進(jìn)的固定電話終端設(shè)備，使其與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展同步， 既要滿足傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的需求，又要適用于新業(yè)務(wù)的發(fā)展和不同層次用戶的需要，以解決固 話發(fā)展的瓶頸問題。 1 2 2 基于公共電話網(wǎng)開展的多媒體通信業(yè)務(wù) 公共電話網(wǎng)在我國乃至全球是覆蓋面最廣且最為經(jīng)濟(jì)的公用通信網(wǎng)，因而多媒體技 術(shù)在電話網(wǎng)上的應(yīng)用仍是人們關(guān)注的領(lǐng)域之一。在不斷更新、開發(fā)更實(shí)用更便捷的電話 終端的同時(shí)，還為在電話網(wǎng)上開展多媒體通信業(yè)務(wù)而研制的各種新技術(shù)。在當(dāng)代社會(huì)對(duì) 通信要求同益提高的形勢(shì)下，這些新技術(shù)也逐步融入到我們的日常生活中。 1 h d s l ( h i g hb i t r a t ed i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，高比特率數(shù)字用戶環(huán)路) 技術(shù) h d s l 是美國b e l l c o r e 研究室于1 9 8 8 年底提出的，并于1 9 9 1 年初研制出了第一代 高比特率數(shù)字用戶線( h d s l ) 樣機(jī)。隨著集成芯片價(jià)格的下降及h d s l 技術(shù)進(jìn)一步的成 熟，h d s l 已于9 0 年代初商品化，并大量進(jìn)入市場。h d s l 能夠在現(xiàn)有的銅線電纜上以 高達(dá)2 m b i t s 的速率傳輸，為我們提供了一種頗有競爭力的用戶接入途徑，并以低價(jià)格、 高質(zhì)量的方法滿足了用戶對(duì)多媒體通信業(yè)務(wù)的需求。 線對(duì)l 收發(fā)機(jī)1發(fā)機(jī)收1 接收發(fā)機(jī)2 線對(duì)2 收發(fā)機(jī)2 接 口 線對(duì)3 口 電收發(fā)機(jī)3收發(fā)機(jī)3電 路 路 接口h t u c 中心局 h t u c 接口 中心局 圖1 1h d s l 系統(tǒng)配置示意圖( 兩線對(duì)例) 中北大學(xué)學(xué)位論文 圖1 1 是h d s l 系統(tǒng)的主要組成部分示意圖。它主要包括兩臺(tái)設(shè)備，一臺(tái)裝于中心 局，另一臺(tái)裝在用戶端。如果用于專用網(wǎng)時(shí)，則在線路兩端各裝一臺(tái)設(shè)備即可，兩臺(tái)設(shè)備 之間由對(duì)絞銅線線對(duì)相連。設(shè)備主要包括接口電路和收發(fā)機(jī)( 收發(fā)機(jī)= 發(fā)送器+ 接收器+ 混合網(wǎng)絡(luò)+ 回聲抵消器) 。使用的線對(duì)數(shù)則根據(jù)傳輸距離需要可選擇兩線或三線對(duì)。傳輸 時(shí)，信號(hào)通過混合網(wǎng)絡(luò)分成兩部分或三部分，再通過收發(fā)機(jī)發(fā)送至線路上，接收端再將 分開的信號(hào)復(fù)接成一路滿足接口要求的信號(hào)。 h d s l 系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)中采用了高速自適應(yīng)數(shù)字濾波器、信號(hào)處理器，以及回聲抵消器 等h d s l 技術(shù)，從而使高比特率、低噪聲和雙工傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。 在實(shí)際應(yīng)用中，通常h d s l 利用兩條標(biāo)準(zhǔn)電話線路實(shí)現(xiàn)1 5 4 4 m b i t st 1 或 2 0 4 8 m b i t se 1 的數(shù)字業(yè)務(wù)傳輸，傳輸距離可達(dá)3 - - - 5 k m 。三線對(duì)方式可以延長無中繼器 傳輸距離，與兩線方式相比，一般能增加1 0 左右的傳輸距離。當(dāng)然通過降低傳輸速率 的方法也可延長傳輸距離。 目前，h d s l 技術(shù)主要用于數(shù)字中繼、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、會(huì)議電視等視頻業(yè)務(wù)、用戶 線擴(kuò)容、光纖到路邊的最后一公里。應(yīng)用h d s l 技術(shù)，可在一條電話線路上實(shí)現(xiàn)上百路 數(shù)字電話( 每路9 6 k b i t s ) 。h d s l 技術(shù)也可以用于交換式兆級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)( s m d s ) 、幀中繼 ( f r ) 系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程教學(xué)、家庭娛樂等多媒體業(yè)務(wù)。 2 d s v d ( d i g i t a ls i m u l t a n e o u sv o i c ea n dd a t a ，數(shù)字同步話音和數(shù)據(jù)) 技術(shù) d s v d 是一種新的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，它能夠在一條單一的電話線路上實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù) 的同步傳輸。1 9 9 4 年9 月制定了d s v d 協(xié)議規(guī)范，調(diào)制解調(diào)器制造商把這些協(xié)議添加 到了v 3 4 調(diào)制解調(diào)器中，并于1 9 9 5 年5 月首次推出了支持d s v d 技術(shù)的m o d e m 。 d s v dm o d e m 可把模擬話音轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并可對(duì)它進(jìn)行壓縮，壓縮后的信號(hào)量 僅僅是模擬信號(hào)量的1 8 。d s v dm o d e m 把數(shù)字話音信號(hào)流與來自通信應(yīng)用程序的數(shù)據(jù) 流混合在一起。這種組合信號(hào)在公用電話網(wǎng)上進(jìn)行傳輸。在鏈路的接收端，d s v dm o d e m 又把數(shù)字話音與數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，然后對(duì)分離出來的數(shù)字話音進(jìn)行解壓縮，使它重新轉(zhuǎn)換 成模擬語音信號(hào)。d s v d 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1 2 所示。 4 中北大學(xué)學(xué)位論文 i 語音信號(hào)語音和數(shù)據(jù) d s v d 卜 電話 l 數(shù)字化及 相結(jié)合 慘 公共電 - - 斗 蕊二hk壓縮 話網(wǎng) i v jl 1 數(shù)據(jù)流 d s v dm o d e m i 圖1 2d s v d 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 d s v d 技術(shù)最普遍的用途是給用戶提供更好的技術(shù)支援和幫助用戶進(jìn)行協(xié)同工作。 如遇到困難的用戶可以請(qǐng)求技術(shù)人員撥入他的p c 。然后，他們就可以在電話中討論遇 到的問題。與此同時(shí)，為用戶提供幫助的技術(shù)人員還能傳輸系統(tǒng)文件，對(duì)系統(tǒng)文件進(jìn)行 檢查、編輯，并把修改后的版本傳遞給遠(yuǎn)程用戶的計(jì)算機(jī)。 d s v d 是一種傳輸技術(shù)，且這種技術(shù)與具體的應(yīng)用程序無關(guān)，所以技術(shù)人員可使用 過去運(yùn)行的何程序，而不必作任何修改。這意味著技術(shù)人員可以運(yùn)行現(xiàn)行的任何遠(yuǎn)程控 制或文件傳輸實(shí)用軟件。d s v d 對(duì)于協(xié)同工作也同樣有用。另外，d s v d 技術(shù)還可用于 可視電話。個(gè)人會(huì)議、家庭購物、多用戶電腦游戲等多媒體通信業(yè)務(wù)。 3 a d s l ( a s y m m e t r i c a ld i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，非對(duì)稱數(shù)字環(huán)路) a d s l 是于1 9 9 5 年定稿的a n s i 標(biāo)準(zhǔn)。為了與e t s i 標(biāo)準(zhǔn)等效，在a n s i 標(biāo)準(zhǔn)中加 了一個(gè)附件，如果形成通用的a d s l 國際標(biāo)準(zhǔn)。到了1 9 9 6 年下半年，美國等有關(guān)廠家 已將6 m b i t s 下行和6 4 0 k b i f f s 上行雙向能力的a d s l 技術(shù)產(chǎn)品推向了市場。 a d s l 是在具有混合線規(guī)的現(xiàn)有用戶雙絞線上同時(shí)傳送m t s ( 消息電信業(yè)務(wù)) 單工和 雙工數(shù)字信道的傳輸技術(shù)，也就是說該技術(shù)可以從端局或遠(yuǎn)程終端為用戶提供 6 1 4 4 m b i t s 和6 4 0 k b i t s 雙向信道，同時(shí)保留著普通的老電話業(yè)務(wù)。傳輸距離達(dá)3 7 - - 一6 k m 。 其中下行的6 1 4 4 m b i t s 信道可以分成3 個(gè)2 0 4 8 m b i t s ，以便同時(shí)傳輸3 個(gè)電影信道， 或分成2 個(gè)3 m b i t s 信道供數(shù)字廣播電視用。上行的6 4 0 k b i t s 雙工信道則可分成3 8 4 k b i t s 供電視會(huì)議用，1 6 0 k b i t s 基本速率i s d n 和剩余空間供每個(gè)信道的信令用。 中北大學(xué)學(xué)位論文 圖1 3a d s l 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 a d s l 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 3 所示。在用戶一側(cè)，把進(jìn)入用戶的信號(hào)分接成兩部分： 一部分是m t s ，來自p s d n ；另一部分為高比特率信號(hào)和低比特率控制信道，來自多媒 體網(wǎng)絡(luò)。m t s 可以接入一普通電話，而高比特率信號(hào)和低比特率控制信道則可以傳送 某一業(yè)務(wù)模塊，至于哪種模塊，要取決于具體的應(yīng)用。比如，這些業(yè)務(wù)模塊可以是一個(gè) m p e g 譯碼器，一個(gè)多媒體工作站，或者是一臺(tái)p c 等。在中心局，a d s l 系統(tǒng)將執(zhí)行 分接上行的m t s 信號(hào)和控制信道，同時(shí)還要復(fù)接下行的m t s 和下行的高比特率信號(hào)， 通過這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以把點(diǎn)播圖像、交互式多媒體通信、遠(yuǎn)程教學(xué)和其他視頻業(yè)務(wù)發(fā)送 到千家萬戶。目前，英國電信公司和美國貝爾電話公司均已利用該技術(shù)在p s t n 上成功 實(shí)現(xiàn)了v o d 業(yè)務(wù)，另外這一技術(shù)也同樣適用于數(shù)字電視廣播。 a d s l 技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有娛樂，包括電影點(diǎn)播、音樂點(diǎn)播、交互式t v ；教育 社會(huì)事業(yè)，包括遠(yuǎn)程教學(xué)、線上書刊和手冊(cè)、醫(yī)療健康會(huì)診；遠(yuǎn)程交換，包括在家工作、 電視會(huì)議；小型商業(yè)，包括電視會(huì)議、信用卡圖像簽名核實(shí)；交互式游戲等。 多媒體通信技術(shù)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域，影響著人類的生活方式和 生活質(zhì)量。 ( 1 ) 視頻會(huì)議系統(tǒng)是通過視、音頻壓縮和多媒體通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，支持人們遠(yuǎn)距 離進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交流與共享。開展協(xié)同工作的應(yīng)用系統(tǒng)，視頻會(huì)議通過傳送協(xié)作成員的 視、音頻信息，極大地方便了協(xié)作成員之間真實(shí)、直觀的交流；同時(shí)，視頻會(huì)議還利用 多媒體支持協(xié)同工作中各種信息的處理，從而可營造一個(gè)多人共享的工作空間。視頻會(huì) 議系統(tǒng)經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)從p s t n 、i s d n 、a t m 、l a n 發(fā)展到因特網(wǎng)。i t u t 發(fā)布了一系列的視頻會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)，主要有：h 3 2 0 、h 3 2 3 、h 3 2 4 u ”f l 6 中北大學(xué)學(xué)位論文 ( 2 ) 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)( v o d ，v i d e oo nd e m a n d ) 是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多 媒體技術(shù)、電視技術(shù)和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)等多學(xué)科、多領(lǐng)域融合交叉的產(chǎn)物，是可對(duì)視頻節(jié) 目內(nèi)容進(jìn)行自由選擇的交互式電視點(diǎn)播系統(tǒng)。v o d 技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域( 如服務(wù)、教育、 金融等) 的應(yīng)用十分廣泛，顯示出了強(qiáng)大的生命力。 ( 3 ) 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的種新型的開放式教育網(wǎng)絡(luò)， 它借助先進(jìn)的通訊技術(shù)傳遞信息，可以實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)實(shí)時(shí)地、交互地或者有選擇地進(jìn)行 學(xué)習(xí)。利用w e b 強(qiáng)有力的交互性，創(chuàng)建一種交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境。 ( 4 ) 遠(yuǎn)程醫(yī)療是利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)及信息技術(shù)來傳輸醫(yī)學(xué)信 息以進(jìn)行診斷、治療和教育的一門應(yīng)用學(xué)科，這里所描述的醫(yī)學(xué)信息包括醫(yī)學(xué)圖像、實(shí) 時(shí)的音頻和視頻、患者的病歷、醫(yī)學(xué)設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)等。 1 3 課題的來源 本課題來源于山西省太原市科技興市項(xiàng)目帶手寫板的聾啞人電話機(jī)。該項(xiàng)目是 一款專為聾啞人設(shè)計(jì)，通過基于電話線的圖文信號(hào)傳輸，用以實(shí)現(xiàn)聾啞人之間、聾啞人 與正常人之間的日常交流的通訊工具。也可用于語言不通或特殊情況下的，正常人間的 交流。 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電話的使用越來越要求多媒體化的實(shí)現(xiàn)。本課題的設(shè) 立正是為了順應(yīng)消費(fèi)者多樣的使用需求?；陔娫捑€的圖文聲信號(hào)傳輸系統(tǒng)，是為了方 便電話機(jī)的使用者在進(jìn)行語音交流的同時(shí)進(jìn)行圖像文字的交流而研制的一款多媒體的 通信設(shè)備。增加的圖文傳輸功能可以允許使用者在遠(yuǎn)距離對(duì)話交流的同時(shí)加入文字和圖 畫作為補(bǔ)充，在描述物體、指引道路、討論設(shè)計(jì)等情況下，使說明更加生動(dòng)具體，便于 理解交流。此外，該功能還可以滿足使用者在不說話的條件下完成信息的交互，從而達(dá) 到保密的目的。這種電話最大的特點(diǎn)是，在通話的同時(shí)雙方可借助液晶顯示屏傳遞文字 和圖像，具有同步交流的功能。因此，它也可以被稱為“無紙化傳真機(jī) ?！緇 】 本課題研制開發(fā)的多媒體電話機(jī)，是一種可以記錄圖象文字的通信工具。它能把用 語言難以表達(dá)的文字、圖形等編成電信號(hào)傳送出去，到對(duì)方后在復(fù)原成與發(fā)送文件一樣 的信息。這樣一來就解決了電話口說無憑，只能由受話方單方面猜測想象的尷尬，。 7 中北大學(xué)學(xué)位論文 1 4 本文的主要工作內(nèi)容安排 本項(xiàng)目屬于應(yīng)用型電器的研制，主要研究固定電話多媒體化的開發(fā)。為拓展現(xiàn)有電 話線的多媒體應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，該項(xiàng)目的研究成功可促進(jìn)我國固定電話向多功能多媒體方 向的進(jìn)一步發(fā)展，為電話線網(wǎng)絡(luò)資源高效合理地利用提供科學(xué)依據(jù)。 本文的主要工作內(nèi)容如下： l 設(shè)計(jì)一個(gè)基于電話線傳輸圖文聲信號(hào)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)方案； 2 應(yīng)用d s p 芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)獲取到的手寫數(shù)據(jù)信號(hào)的處理和顯 示； 3 采用電話線作為模擬語音信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓餐诺?，并要?shí)現(xiàn)兩路信號(hào)同時(shí)傳 輸且不相互影響； 4 提出了基于d s p 的系統(tǒng)在接入公共電話網(wǎng)后可能遇到的問題，并給出相應(yīng)的解決 方法。 8 中北大學(xué)學(xué)位論文 2 1 系統(tǒng)各功能模塊的劃分 2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 本多媒體電話機(jī)系統(tǒng)是在普通電話機(jī)的基礎(chǔ)上來設(shè)計(jì)的。在外部形態(tài)上來說大致與 普通電話機(jī)相同，同時(shí)也具有普通電話機(jī)的功能。最主要的特點(diǎn)加入了與電話機(jī)連接的 手寫板和顯示屏。人們?cè)谑謱懓迳蠈懽?，依靠手寫板來傳遞信息，通過電話線的傳輸， 在受信人的顯示屏上顯示，以達(dá)到交流的目的。 系統(tǒng)的工作的主要過程如下： 發(fā)話人通過手寫板，輸入要發(fā)送的信息，經(jīng)由d s p 顯示到液晶顯示模塊；發(fā)話人 確認(rèn)信息可以傳送，d s p 對(duì)圖文的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，轉(zhuǎn)化為適合于電話線傳輸?shù)男盘?hào)； 再送入公用電話網(wǎng)。 當(dāng)有呼叫信號(hào)傳送至話機(jī)，由振鈴系統(tǒng)向受話人發(fā)出提示信號(hào)。受話人接收信號(hào)， 經(jīng)過解調(diào)，將信息送入d s p 處理，把信息傳送到液晶顯示屏幕上顯示。 2 2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖2 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 9 中北大學(xué)學(xué)位論文 2 2 1 系統(tǒng)的發(fā)射部分 在原有電話的基礎(chǔ)增加新的功能，把單一的由語音信號(hào)傳輸增加為可選擇的由手寫 板采集的圖文信號(hào)傳輸或兩種信號(hào)同時(shí)傳輸。并在保持原文字、圖形被正確識(shí)別的情況 下，以電話線為傳輸信道，在其頻率范圍內(nèi)利用語音信號(hào)的高頻區(qū)域進(jìn)行傳輸。 圖2 2 發(fā)射部分原理框圖 圖文信號(hào)傳輸部分： ( 1 ) 手寫板把手寫板作為信息輸入工具，使用者可以自由輸入圖形和文字，并 且通過掃描拾取獲得有用的點(diǎn)陣圖文信號(hào)。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通過手寫板輸入的文字或圖形是有一系列的坐標(biāo)信息表述的，但 是與我們常遇到的二維坐標(biāo)不同，將需要數(shù)據(jù)信息并轉(zhuǎn)化為一系列二維點(diǎn)陣坐標(biāo)，再由 點(diǎn)陣形式轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼表示的數(shù)據(jù)信號(hào)。 ( 3 ) 信號(hào)調(diào)制對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制實(shí)質(zhì)上就是對(duì)信號(hào)的壓縮編碼，其作用是將豐 富的寬頻譜數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為能適合信道傳輸?shù)恼瓗?shù)據(jù)信號(hào)。 ( 4 ) 液晶顯示液晶顯示主要起到人機(jī)交互的作用。讓發(fā)話人對(duì)自己所寫的內(nèi)容， 要表達(dá)的信息也有所見。 話音信號(hào)傳輸部分 1 0 中北大學(xué)學(xué)位論文 話音傳輸部分的電路依然以現(xiàn)在使用的普通電話機(jī)的電路為主，只是在信號(hào)傳輸 的前端增加了一個(gè)濾波電路。 2 2 2 系統(tǒng)的接受部分 圖2 3 接收系統(tǒng)原理框圖 在接收信號(hào)前端增加濾波電路是為了把較低頻段的話音信號(hào)和較高頻段的圖文信 號(hào)區(qū)分出來，然后分別送入話音和圖文的接收部分進(jìn)行處理。 圖文信號(hào)接收部分： ( 1 ) 信號(hào)解調(diào)解調(diào)與發(fā)送系統(tǒng)的調(diào)制剛好相反，它是將從電話信道接收的窄帶 壓縮信號(hào)解碼還原為數(shù)字信號(hào)。 ( 2 ) 存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的主要功能是將解碼電路傳送過來的信息緩存，待送入 顯示設(shè)備以供接收方閱讀。 ( 3 ) 液晶顯示器液晶顯示器是本話機(jī)與外界傳遞信息的工具。用來顯示傳輸?shù)?圖像和文字信息。 話音信號(hào)接收部分 話音信號(hào)的接收與普通的電話機(jī)相同，都是將來自電話線的電信號(hào)通過檢測、放大 后，轉(zhuǎn)化為推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲的音頻信號(hào)。 中北大學(xué)學(xué)位論文 2 3 模擬信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)姆桨?作為信號(hào)傳輸部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種a s v d ( s i m u l t a n e o u sv o i c ea n dd a t a ) ，即模擬 式語音數(shù)據(jù)同傳的方案。 a s v d 是通過線路帶寬劃分來實(shí)現(xiàn)語音數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)摹Ｒ簿褪且徊糠志€路帶寬固 定傳輸數(shù)據(jù)，余下的另一部分線路帶寬固定傳輸模擬語音信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是利用帶寬固定 的一路信道中同時(shí)傳送兩路不同的語音、數(shù)據(jù)信號(hào)。作為兩路信號(hào)在窄帶的電話線中同 時(shí)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)采用頻分多路復(fù)用方式1 1 4 1 ， 在電話通信中，清晰度( 即發(fā)出的聲音( 無連貫意義的音節(jié)) ，在收聽的地方可以 能聽懂的正確程度的百分?jǐn)?shù)) 是一個(gè)很重要的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)【。保證清晰度，則要求電話傳 輸系統(tǒng)必須有恰當(dāng)?shù)膫鬏旑l帶。我們知道，人類語音的頻率范圍是8 0 8 0 0 0 h z 。話音信 號(hào)的高頻部分對(duì)清晰度是比較重要的，影響話音清晰度的率在5 0 0 一2 0 0 0 0 h z 之間。其 中，1 0 0 0 - 2 0 0 0 h z 是保證清晰度的必傳部分【。而話音頻譜中的高頻部分的作用則主要 是對(duì)音色的表現(xiàn)。在電話系統(tǒng)中，話音信號(hào)低頻部分包含的能量較多，若除去，雖然清 晰度可以符合要求，但話音信號(hào)的能量卻不夠，必會(huì)影響受話程度。所以電話頻帶首先 應(yīng)從兼顧清晰度和能量兩方面著手，其次要考慮音色，即逼真度【l 】。 我國對(duì)電話線傳輸頻帶規(guī)定是3 0 0 一- , 3 4 0 0 h z 。由于話音信號(hào)的清晰度和能量主要分 布在3 0 0 2 0 0 0 h z 的范圍內(nèi)，所以，我們將本系統(tǒng)話音信號(hào)的傳輸頻帶擬定為3 0 0 2 6 0 0 h z ，圖文信號(hào)在2 7 0 0 3 4 0 0 h z 內(nèi)傳輸，中間以1 0 0 h z 的防護(hù)帶【4 】作為隔離，防止 兩路信號(hào)相互干擾。 2 4 系統(tǒng)硬件的選擇 如今，消費(fèi)者對(duì)通信和多媒體應(yīng)用提出了更高的要求，諸如更高的性能，更多的功 能、更低的功效和更小的尺寸。技術(shù)的融合和應(yīng)用的多樣化使數(shù)字信號(hào)處理器( d s p , d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r ) ，越來越多地深入到人們的生活中，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涵蓋開了所 1 2 中北大學(xué)學(xué)位論文 有的行業(yè)。 數(shù)字信號(hào)處理器( d s p ) 最突出的兩大特色是強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，加 上具有可編程性，實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，并且對(duì)外接口靈活， 使得它在許多電子信息產(chǎn)品的研制、開發(fā)與應(yīng)用中，發(fā)揮著越來越重要的作用n 訓(xùn)。 2 4 1t m s 3 2 0 c 6 7 13 的簡介 t m s 3 2 0 c 6 7 1 3 ( 以下簡稱為c 6 7 1 3 ) 為高性能3 2 位浮點(diǎn)d s p ，其主頻最高可達(dá) 3 0 0 m i - - i z ，處理速度高達(dá)2 4 0 0 m i p s 1 8 0 0 m f l o p s 。其采用具有8 個(gè)3 2 位功能單元的超 長指令字( v l i w ) 體系結(jié)構(gòu)的c p u 內(nèi)核，所以在每個(gè)周期能夠執(zhí)行8 條3 2 位字長的 指令【8 1 。 之所以選擇c 6 7 1 3 作為系統(tǒng)的核心控制，不僅僅是因?yàn)樗怀龈↑c(diǎn)運(yùn)算的性能和高 速處理能力，更重要的是它具有優(yōu)異的片內(nèi)片外資源。 首先，c 6 7 1 3 具有豐富的片上外設(shè)資源，其中包括2 個(gè)m c a s p 、2 個(gè)m c b s p 、2 組i i c 總線、1 組g p i o 、2 個(gè)3 2 位通用定時(shí)器、1 個(gè)1 6 位主機(jī)接口h p i 。此外，c 6 7 1 3 還有3 2 位的e m i f 總線，4 個(gè)空間，每個(gè)空間均可與s d r a m 、s b s r a m 和異步外設(shè)實(shí) 現(xiàn)無縫接口。這些豐富的資源為完成系統(tǒng)硬件部分的搭建提供了十分有利的條件。 其次，c 6 7 1 3 的c p u 內(nèi)核為哈佛結(jié)構(gòu)，取指和取數(shù)通路分離，并可同時(shí)進(jìn)行。有2 個(gè)數(shù)據(jù)通路，分割數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通路包含4 個(gè)功能單元和1 6 個(gè)3 2 位寄存器堆。功能單元 d 1 、m 1 、s 1 、l 1 、( 數(shù)據(jù)通路a ) 和d 2 、m 2 、s 2 、l 2 ( 數(shù)據(jù)通路b ) 用于完成算術(shù)、 邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存取等操作，而寄存器堆則用于暫存操作數(shù)【s 】。 中北大學(xué)學(xué)位論文 圖2 1t m s 3 2 0 c 6 7 1 3 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2 4 1 1c c s 集成開發(fā)環(huán)境及應(yīng)用軟件開發(fā)流程 t l 公司的d s p 集成開發(fā)軟件環(huán)境c c s ，是一個(gè)基于w i n d o w s 操作系統(tǒng)上的d s p 開發(fā)平臺(tái)，可以加速和提高程序員創(chuàng)建和測試實(shí)時(shí)嵌入式信號(hào)處理系統(tǒng)的開發(fā)過程，從 而縮短將新產(chǎn)品推向市場所需要的時(shí)間。 c c s 集成開發(fā)環(huán)境具有功能：集成可視化編輯界面、集成代碼生成工具、基本調(diào)試 工具、斷點(diǎn)工具、探針工具、分析工具、數(shù)據(jù)的圖形顯示工具、提供d s p 工具，并支 持r t d x 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù)等、開放式的技術(shù)，支持其它第三方的a c t i v e x 插件等【1 1 1 2 j 。 1 4 中北大學(xué)學(xué)位論文 t i 公司的d s p 芯片既可以使用匯編語言，也可以使用c 語言進(jìn)行軟件開發(fā)?？紤] 到軟件的可移植性問題，應(yīng)盡量采用c 語言進(jìn)行開發(fā)。t i 公司提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán) 境c c s ，使用c c s 進(jìn)行d s p 應(yīng)用軟件開發(fā)的典型流程，如圖3 1 所示。 圖2 2 軟件開發(fā)流程圖 2 4 1 2t m s 3 2 0 c 6 7 13 在通信領(lǐng)域的應(yīng)用 九十年代中d s p 在數(shù)字g s m 手機(jī)應(yīng)用和無線基站應(yīng)用中都獲得了巨大的成功。與 此同時(shí)，d s p 開始全面拓展到新興應(yīng)用，并在寬帶通信、數(shù)字控制、數(shù)字音頻、數(shù)字視 頻等眾多市場上捷報(bào)頻傳。如今，通信仍然是d s p 最大的應(yīng)用市場。 為了向需要高精度的應(yīng)用提供盡可能高級(jí)別的分辨率，對(duì)能夠提供動(dòng)態(tài)范圍的浮 點(diǎn)d s p 需求正在逐步增加。自1 9 9 7 年推出t m s 3 2 0 c 6 7 xd s p 系列產(chǎn)品以來，t i 已 經(jīng)以其極具吸引力的價(jià)位提供了一系列代碼兼容型高性能浮點(diǎn)器件。由于它為設(shè)計(jì)人員 提供了易用性，使客戶能夠充分使用浮點(diǎn)器件。對(duì)致力于增強(qiáng)新一代視頻應(yīng)用能力的設(shè) 計(jì)人員而言，他們能夠充分利用基于0 1 3 微米銅處理技術(shù)開發(fā)的c 6 7 1 3d s p 器件所 提供的高達(dá)2 2 5 m h z 的卓越性能。 最初c 6 7 1 3 的應(yīng)用在于專業(yè)數(shù)據(jù)通信和語音處理，各種專用調(diào)制解調(diào)器、聲碼器、 數(shù)據(jù)加密機(jī)，初步獲得市場。其后c 6 7 1 3 應(yīng)用擴(kuò)展到廣泛的民用產(chǎn)品，諸如通用調(diào)制解 調(diào)器、數(shù)字答錄機(jī)、無線通信終端。如今，鑒于其實(shí)時(shí)操作著色、傳輸、壓縮和圖像增 強(qiáng)的能力以及處理專用算法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)算法的能力( 如d o l b y d i g i t a l 、m p e g 一2 、m p 3 和 d t s ) c 6 7 1 3 被應(yīng)用到各類有線和無線的可視通信系統(tǒng)中，通過一條單獨(dú)接入家庭的寬 中北大學(xué)學(xué)位論文 帶線路傳輸大量的個(gè)性化數(shù)據(jù)、視頻、語音。當(dāng)然，在數(shù)字語音通信等諸多方面c 6 7 1 3 的應(yīng)用還有很多。 2 4 2 液晶顯示模塊 液晶顯示模塊( l c m ，l i q u i dc r y s t a ld i s p l a ym o d u l e ) ，它是將液晶顯示器件、驅(qū)動(dòng) 及控制電路以及溫度補(bǔ)償、驅(qū)動(dòng)電源、背光等輔助電路組合在一起的一種相對(duì)獨(dú)立的顯 示器件或設(shè)備。英文名稱叫“l(fā) c dm o d u l e ”簡稱“l(fā) c m ”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。 【2 7 】 根據(jù)顯示信息種類和用途的差別，液晶顯示模塊可分為筆段型、字符型和圖形、圖 像顯示模塊。 ( 1 ) 筆段型液晶顯示模塊，是將長條狀顯示像素組合起來以顯示信息的液晶顯示模 塊，主要用于顯示數(shù)字、西文字母、某些專用符號(hào)或固定圖形，也可用于顯示一個(gè)漢字 或一個(gè)漢字組，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字儀器、計(jì)數(shù)器、計(jì)算器等應(yīng)用場合； ( 2 ) 字符型液晶顯示模塊，是一類專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等信息的點(diǎn)陣型 液晶顯示模塊，由于字符型液晶顯示模塊都屬于小規(guī)模液晶顯示模塊，其采用的液晶顯 示器件的電極圖形大都是5 x 8 或5 x l l 的點(diǎn)陣塊，采用的驅(qū)動(dòng)控制器件相對(duì)統(tǒng)一，因此， 不管具體顯示屏尺寸如何，操作字符型液晶顯示模塊的控制命令和模塊接口信號(hào)都具有 較大的兼容性； ( 3 ) 圖形、圖像液晶顯示模塊，根據(jù)顯示信息量的區(qū)別，它可分為大規(guī)模、中規(guī)模、 小規(guī)模點(diǎn)陣圖形式液晶顯示模塊，相應(yīng)所采用的點(diǎn)陣數(shù)、顯示驅(qū)動(dòng)控制器的方式、驅(qū)動(dòng) 控制器件等都有所不同，因此對(duì)點(diǎn)陣圖形式液晶顯示模塊操作時(shí)的控制命令和模塊接口 信號(hào)都有較大差別。 由于作為人機(jī)交互的媒介，系統(tǒng)應(yīng)用到的顯示屏主要對(duì)手寫的圖形文字進(jìn)行顯示。 相比之下，能夠?qū)D形、文字等自由顯示的圖形、圖像液晶顯示模塊更能滿足要求。 本系統(tǒng)選用的是l c m 2 4 0 1 2 8 z k 是北京青云創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司推出的2 4 0 1 2 8 點(diǎn)陣帶中文字庫中規(guī)模圖形液晶顯示模塊，內(nèi)含7 6 0 2 個(gè)簡體中文字形。液晶顯示模 塊留有一個(gè)接口與外部通信，l c m 2 4 0 1 2 8 z k 可以通過這個(gè)接口接收d s p 寫入的顯示命 1 6 中北大學(xué)學(xué)位論文 令和數(shù)據(jù)，并按照命令和數(shù)據(jù)的要求進(jìn)行顯示，外部電路也是通過這個(gè)接口讀出顯示模 塊的工作狀態(tài)和顯示數(shù)據(jù)。l c m 2 4 0 1 2 8 z k 提供8 4 位數(shù)據(jù)并行方式傳輸。 l c m 2 4 0 1 2 8 z k 液晶顯示模塊主要由1 片l c d 控制器r a 8 8 2 0 、2 片行驅(qū)動(dòng)器、3 片 列驅(qū)動(dòng)器、1 片顯示存儲(chǔ)器和1 塊2 4 0 x 1 2 8 點(diǎn)陣液晶顯示屏組成。行驅(qū)動(dòng)器是與r a 8 8 2 0 相配套的6 8 路行驅(qū)動(dòng)器，它將來自r a 8 8 2 0 的串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)液晶顯 示屏上相應(yīng)的行。此模塊有1 2 8 行點(diǎn)陣，因此用了2 片行驅(qū)動(dòng)器。列驅(qū)動(dòng)器是與r a 8 8 2 0 配套的8 0 路列驅(qū)動(dòng)器，它將來自r a 8 8 2 0 的串行列信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行信號(hào)，以此驅(qū)動(dòng)液晶 顯示屏上相應(yīng)的列。 2 4 3 手寫輸入設(shè)備 近年來，手寫輸入為人機(jī)交互提供了一種新的手段。隨著對(duì)手寫板和識(shí)別軟件的開發(fā) 普及，實(shí)現(xiàn)音頻、視頻加手寫的多選擇交互功能將更加完善。目前，手寫輸入通常用于 和p c 機(jī)連接，或是通信設(shè)備。手寫繪圖輸入設(shè)備對(duì)計(jì)算機(jī)來說是一種輸入設(shè)備，最常 見的是手寫板，其作用和鍵盤類似。當(dāng)然，基本上只局限于輸入文字或者繪畫，也帶有 一些鼠標(biāo)的功能。 手寫板一般是使用一只專門的筆，或者手指在特定的區(qū)域內(nèi)書寫文字。手寫板通過 某種方法將筆或者手指走過的軌跡記錄下來，然后識(shí)別為文字。對(duì)于不喜歡使用鍵盤或 者不習(xí)慣使用中文輸入法的人來說是非常有用的，因?yàn)樗恍枰獙W(xué)習(xí)輸入法。手寫板還 可以用于精確制圖，例如可用于電路設(shè)計(jì)、c a d 設(shè)計(jì)、圖形設(shè)計(jì)、自由繪畫以及文本 和數(shù)據(jù)的輸入等。 在市面上手寫板的品牌很多，但根據(jù)其工作原理手寫板可以分為：電阻壓力式、電 容觸控式和電磁壓感式。 電阻壓力式手寫板是由一層可變形的電阻薄膜和一層固定的電阻薄膜構(gòu)成，中間由 空氣相隔離。當(dāng)用筆接觸手寫板時(shí)，上層電阻受壓變形并與下層電阻接觸，下層電阻薄 膜就能感應(yīng)出筆的位置。 電容觸控式手寫板的工作原理是通過人體的電容來感知手寫筆的位置，即當(dāng)使用者 用筆接觸到觸控板的瞬間，就在板的表面產(chǎn)生了一個(gè)電容。當(dāng)基板察覺到某一點(diǎn)發(fā)生了 1 7 中北大學(xué)學(xué)位論文 電容的變化，便能計(jì)算出筆所在的位置，并向電腦報(bào)告。電腦根據(jù)筆的位置，便能將光 標(biāo)做相應(yīng)的移動(dòng)，或做其它的動(dòng)作。由于筆必須接觸到基板才能作用，因此，當(dāng)您提起 筆后，不論您如何移動(dòng)，熒屏上的光標(biāo)都不會(huì)移動(dòng)。用起來比較不自然，反而有點(diǎn)像鼠 標(biāo)。 電磁壓感式手寫板是通過在手寫板下方的布線電路通電后，在一定空間范圍內(nèi)形成 電磁場，來感應(yīng)手