《一种基于嵌入式技术的VoIP网关设计》.doc

一种基于嵌入式技术的VoIP网关设计作为目前热门的嵌入式技术，开发基于嵌入式技术的VoIP网关有助于进一步拓宽嵌入式技术的应用范围。本文介绍了基于嵌入式arm处理器的VoIP网关模块的设计思路，并结合核心芯片ac4880xc-c详细介绍了该模块的设计流程、软硬件结构及其工作方式。 VoIP的应用趋势 作为ngn（下一代网络）中的重要组成部分，VoIP是面向未来、可持续发展的语音解决方案，可以为商业和家庭用户提供质优价廉的ip语音服务。随着ngn网络技术的快速发展，VoIP的通信量也已得到快速增长，并以其低廉的价格优势迅速占有市场。 VoIP语音技术与传统电话的区别 VoIP（又称ip phone）是建立在ip技术上的分组化、数字化语音传输技术。其基本原理是：通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按ip等相关协议进行打包，经过ip网络把数据包传输到接收地，再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成原来的语音信号，从而达到由ip网络传送语音的目的。VoIP系统把传统电话的模拟信号转换成计算机可联入因特网传送的ip数据包,同时也将收到的ip数据包转换成声音的模拟电信号。经过VoIP系统的转换及压缩处理，每个普通电话传输速率约占用8～11kbit/s带宽，因此在与普通电信网同样使用传输速率为64kbit/s的带宽时， VoIP线路数是原来的5～8倍。同时，ip技术允许多个用户共用同一带宽资源，改变了传统电话由单个用户独占一个信道的方式，节省了用户使用单独信道的费用。 VoIP的基本结构由网关（gw）和网守（gk）两部分构成。网关的主要功能是信令处理、h.323协议处理、语音编解码和路由协议处理等，对外分别提供与pstn网连接的中继接口以及与ip网络连接的接口。网守的主要功能是用户认证、地址解析、带宽管理、路由管理、安全管理和区域管理。VoIP的核心与关键设备是VoIP网关。 基于嵌入式技术的VoIP功能实现框图 1、VoIP实现原理框图：（如图1） 2、嵌入式系统中VoIP的工作过程： 在单个独立的嵌入式系统内部进行语音通信时，该系统实现功能的过程如下：用户话音脉冲通过slic和codec电路产生pcm流，载入语音处理器ac4880xc-c中，通过片内dsp进行语音压缩、成帧（包括地址等用户信息及语音信息），ac4880xc-c再将数据包通过hpi口传送到主系统，完成交换功能后，认定目的地是本系统的另一个用户，将处理过的话音数据包传给ac4880xc-c，ac4880xc-c进行解压缩后， 以pcm流返回到codec部分，根据目的地址信息驱动目的用户。 在嵌入式系统之间进行语音通信时，过程如下：ac4880xc-c将话音数据包通过hpi口传给本系统后，本系统的交换功能认定目的地是另一个嵌入式系统的一个用户，本系统将数据包重组后，通过i/o端口传给目的系统，由目的系统自动完成解压缩，驱动目的用户的功能。 系统设计实现 硬件设计为以下六块组成 1、slic（用户线接口电路）部分 采用amd公司生产的am79r70plcc芯片，通过该芯片产生输入、输出话音脉冲和铃音脉冲。 2、codec（编解码）部分 采用amd公司生产的am79q021jc编解码芯片，通过该芯片产生的pcm流送到语音处理芯片处理。 3、语音处理部分 作为本系统中的核心部分，语音处理采用以色列audiocodes公司生产的专用多通道语音处理芯片ac4880xc-c。它具有以下特点： 支持itu的g.711、g.723.1、g.726、g.729a等分组语音处理标准； 支持回波抵制和抵消、静音检测和舒适噪音等提高分组语音处理性能的配套模块； 高质量坏帧插补； 支持2.4~14.4 kbps的t.38和frf.11的功能传真业务； 支持各种信令，如dtmf等； 提供语音、传真、数据或信令等pcm高速接口； 可选择 或o 律； 输入输出增益控制； 提供同步hpi、pcm、时钟、存储器以及i/o和仿真测试接口(如图2)； 144pin，tqfp封装，1.8v内核电压，3.3v芯片电压。 ? 4、cpld部分 ac4880xc-c采用8位并行的主处理器接口hpi接口与主系统进行数据交换。鉴于嵌入式系统中接口逻辑繁杂，选用cpld实现接口适配功能。主cpu可通过cpld控制实现codec 和slic部分的功能。 5、hpi接口部分 本设计中，嵌入式系统cpu与ac4880xc-c通过hpi接口进行数据通信，cpu通过ac4880xc-c片内共享的双口存储器与其片内dsp实现数据交互。 hpi接口包括1根8位数据总线和11根控制总线。主系统cpu通过三个寄存器（hpic、hpia和hpid）控制ac4880xc-