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《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。
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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-
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