一種基于嵌入式技術(shù)的VoIP網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

作為目前熱門的嵌入式技術(shù)，開發(fā)基于嵌入式技術(shù)的voip網(wǎng)關(guān)有助于進(jìn)一步拓寬嵌入式技術(shù)的應(yīng)用范圍。本文介紹了基于嵌入式arm處理器的voip網(wǎng)關(guān)模塊的設(shè)計(jì)思路，并結(jié)合核心芯片ac4880xc-c詳細(xì)介紹了該模塊的設(shè)計(jì)流程、軟硬件結(jié)構(gòu)及其工作方式。

voip的應(yīng)用趨勢(shì)

作為ngn（下一代網(wǎng)絡(luò)）中的重要組成部分，voip是面向未來(lái)、可持續(xù)發(fā)展的語(yǔ)音解決方案，可以為商業(yè)和家庭用戶提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的ip語(yǔ)音服務(wù)。隨著ngn網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，voip的通信量也已得到快速增長(zhǎng)，并以其低廉的價(jià)格優(yōu)勢(shì)迅速占有市場(chǎng)。

voip語(yǔ)音技術(shù)與傳統(tǒng)電話的區(qū)別

voip（又稱ip phone）是建立在ip技術(shù)上的分組化、數(shù)字化語(yǔ)音傳輸技術(shù)。其基本原理是：通過語(yǔ)音壓縮算法對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些語(yǔ)音數(shù)據(jù)按ip等相關(guān)協(xié)議進(jìn)行打包，經(jīng)過ip網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮盏兀�再把這些語(yǔ)音數(shù)據(jù)包串起來(lái),經(jīng)過解碼解壓處理后,恢復(fù)成原來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)，從而達(dá)到由ip網(wǎng)絡(luò)傳送語(yǔ)音的目的。voip系統(tǒng)把傳統(tǒng)電話的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可聯(lián)入因特網(wǎng)傳送的ip數(shù)據(jù)包,同時(shí)也將收到的ip數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成聲音的模擬電信號(hào)。經(jīng)過voip系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換及壓縮處理，每個(gè)普通電話傳輸速率約占用8～11kbit/s帶寬，因此在與普通電信網(wǎng)同樣使用傳輸速率為64kbit/s的帶寬時(shí)， voip線路數(shù)是原來(lái)的5～8倍。同時(shí)，ip技術(shù)允許多個(gè)用戶共用同一帶寬資源，改變了傳統(tǒng)電話由單個(gè)用戶獨(dú)占一個(gè)信道的方式，節(jié)省了用戶使用單獨(dú)信道的費(fèi)用。

voip的基本結(jié)構(gòu)由網(wǎng)關(guān)（gw）和網(wǎng)守（gk）兩部分構(gòu)成。網(wǎng)關(guān)的主要功能是信令處理、h.323協(xié)議處理、語(yǔ)音編解碼和路由協(xié)議處理等，對(duì)外分別提供與pstn網(wǎng)連接的中繼接口以及與ip網(wǎng)絡(luò)連接的接口。網(wǎng)守的主要功能是用戶認(rèn)證、地址解析、帶寬管理、路由管理、安全管理和區(qū)域管理。voip的核心與關(guān)鍵設(shè)備是voip網(wǎng)關(guān)。

基于嵌入式技術(shù)的voip功能實(shí)現(xiàn)框圖

1、voip實(shí)現(xiàn)原理框圖：（如圖1）

2、嵌入式系統(tǒng)中voip的工作過程：

① 在單個(gè)獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行語(yǔ)音通信時(shí)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的過程如下：用戶話音脈沖通過slic和codec電路產(chǎn)生pcm流，載入語(yǔ)音處理器ac4880xc-c中，通過片內(nèi)dsp進(jìn)行語(yǔ)音壓縮、成幀（包括地址等用戶信息及語(yǔ)音信息），ac4880xc-c再將數(shù)據(jù)包通過hpi口傳送到主系統(tǒng)，完成交換功能后，認(rèn)定目的地是本系統(tǒng)的另一個(gè)用戶，將處理過的話音數(shù)據(jù)包傳給ac4880xc-c，ac4880xc-c進(jìn)行解壓縮后， 以pcm流返回到codec部分，根據(jù)目的地址信息驅(qū)動(dòng)目的用戶。

② 在嵌入式系統(tǒng)之間進(jìn)行語(yǔ)音通信時(shí)，過程如下：ac4880xc-c將話音數(shù)據(jù)包通過hpi口傳給本系統(tǒng)后，本系統(tǒng)的交換功能認(rèn)定目的地是另一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)用戶，本系統(tǒng)將數(shù)據(jù)包重組后，通過i/o端口傳給目的系統(tǒng)，由目的系統(tǒng)自動(dòng)完成解壓縮，驅(qū)動(dòng)目的用戶的功能。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

硬件設(shè)計(jì)為以下六塊組成

1、slic（用戶線接口電路）部分

采用amd公司生產(chǎn)的am79r70plcc芯片，通過該芯片產(chǎn)生輸入、輸出話音脈沖和鈴音脈沖。

2、codec（編解碼）部分

采用amd公司生產(chǎn)的am79q021jc編解碼芯片，通過該芯片產(chǎn)生的pcm流送到語(yǔ)音處理芯片處理。

3、語(yǔ)音處理部分

作為本系統(tǒng)中的核心部分，語(yǔ)音處理采用以色列audiocodes公司生產(chǎn)的專用多通道語(yǔ)音處理芯片ac4880xc-c。它具有以下特點(diǎn)：

支持itu的g.711、g.723.1、g.726、g.729a等分組語(yǔ)音處理標(biāo)準(zhǔn)；

支持回波抵制和抵消、靜音檢測(cè)和舒適噪音等提高分組語(yǔ)音處理性能的配套模塊；

高質(zhì)量壞幀插補(bǔ)；

支持2.4~14.4 kbps的t.38和frf.11的功能傳真業(yè)務(wù)；

支持各種信令，如dtmf等；

提供語(yǔ)音、傳真、數(shù)據(jù)或信令等pcm高速接口；

可選擇 或o 律；

輸入輸出增益控制；

提供同步hpi、pcm、時(shí)鐘、存儲(chǔ)器以及i/o和仿真測(cè)試接口(如圖2)；

144pin，tqfp封裝，1.8v內(nèi)核電壓，3.3v芯片電壓。

作者：劉波 吳學(xué)… 來(lái)源：世界電子元器件