基于DSP的DTMF信令的产生分析与检测

　　双音多频DTMF(Dual Tone Multi-Frequency)信令，逐渐在全世界范围内使用在按键式电话机上，因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的拨号脉冲信令。近年来DTMF也应用在交互式控制中，诸如语言菜单、语言邮件、电话银行和ATM终端等。将DTMF信令的产生与检测集成到任一含有数字信号处理器(DSP)的系统中，是一项较有价值的工程应用。

　　DTMF编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。电话机键盘上每一个键通过由图1所示的行频与列频唯一确定。DTMF的编解码方案无需过多的计算量，可以很容易的在DSP系统里与其他任务并发执行。

　　图 1

　　由图1可知，一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。为了产生DTMF信号，DSP用软件产生两个正弦波叠加在一起后发送，解码时DSP则采用改进的Goertzel算法，从频域搜索两个正弦波的存在。本文即讨论DTMF编解码在TI公司定点DSP芯片TMS320C54x(以下简称为C54x)系列上的实现。

　　1、 DTMF信号的产生

　　DTMF编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。向DSP装入相应的系数和初始条件，就可以只用两个振荡器产生所需的八个音频信号。典型的DTMF信号频率范围是700～1700Hz，选取8000Hz作为采样频率，即可满足Nyquist条件。

　　图 2

　　由图2数字振荡器对的框图，可以得到该二阶系统函数的差分方程为：

　　y(n) = -a1y(n-1) - a2y(n-2) (1)

　　其中a1=-2cosω0，a2=1，ω0=2πf0 /fs，fs为采样频率，f0为输出正弦波的频率，A为输出正弦波的幅度。该式初值为y(-1)=0，y(-2)=-Asinω0。

　　CCITT对DTMF信号规定的指标是，传送/接收率为每秒10个数字，即每个数字100ms。代表数字的音频信号必须持续至少45ms，但不超过55ms。100ms内其他时间为静音，以便区别连续的两个按键信号。

　　图 3