近年來(lái)，Internet得到了飛速發(fā)展和普及應用，而作為其核心技術(shù)的IP協(xié)議體系在數據網(wǎng)絡(luò )架構中的統治地位已得到了廣泛認同。同時(shí)，隨著(zhù)基于IP技術(shù)上各種應用技術(shù)的提出，尤其是VoIP技術(shù)的提出，使得數據網(wǎng)絡(luò )通信逐漸的融入了傳統的話(huà)音業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
VoIP(Voice over IP)俗稱(chēng)IP電話(huà)(Internet Protocol Phone)，是利用IP網(wǎng)絡(luò )實(shí)現語(yǔ)音通信的一種先進(jìn)通信手段，是一種完全基于IP網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音傳輸技術(shù)。它利用語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，軟交換平臺，網(wǎng)守等設備將模擬信號數字化，然后將數據壓縮成數據包，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳輸到語(yǔ)音的目的地址。目的地址接收到數據包后，將數據重組，解壓縮后再還原成模擬信號。這樣，一次完整的通話(huà)過(guò)程就在IP網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現了。本文將討論如何在嵌入式μClinux環(huán)境下設計出在IP網(wǎng)絡(luò )中承擔數據壓縮、解壓和傳輸等重要功能的設備——VoIP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。
IP電話(huà)系統的基本組成
IP電話(huà)系統一般由三部份組成：電話(huà)(phone)、語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)(gateway)和網(wǎng)守(gatekeeper)，如圖1所示。
電話(huà)是指可以通過(guò)電話(huà)網(wǎng)或一線(xiàn)通(ISDN)連到本地網(wǎng)關(guān)的電話(huà)終端。
語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)是指通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )提供電話(huà)之間完成話(huà)音通信的關(guān)鍵設備，即Internet網(wǎng)絡(luò )與電話(huà)網(wǎng)和一線(xiàn)通(ISDN)網(wǎng)之間的接口設備。它完成語(yǔ)音壓縮(將64 Kb/s的語(yǔ)音信號壓縮成低碼率的語(yǔ)音信號)和尋址與呼叫控制，并具有IP網(wǎng)絡(luò )與電話(huà)(PSTN)或一線(xiàn)通(ISDN)互連的接口功能。
網(wǎng)守即網(wǎng)絡(luò )管理者，負責用戶(hù)注冊、計費等管理功能。
VolP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)
IP電話(huà)系統設計的核心為VoIP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。根據VoIP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)的功能需求以及市場(chǎng)上的成熟技術(shù)，筆者采用“硬件+嵌入式操作系統+應用層軟件”的系統架構來(lái)設計VolP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。
對于硬件平臺，以VolP主芯片為核心附以必要的外圍設備。主芯片采用Texas Inslruments生產(chǎn)的TI TMS320VC549 DSP和Samsung公司ARM7TDMI核的雙內核結構。
VolP軟件部分分為兩層：嵌入式操作系統和應用層軟件。利用開(kāi)放源代碼的實(shí)時(shí)操作系統μClinux作為嵌入式操作系統，采用模塊化設計，開(kāi)發(fā)平臺友好。根據功能需求，在應用層軟件中包括語(yǔ)音包處理模塊、電話(huà)信令網(wǎng)關(guān)模塊、路由尋址模塊和網(wǎng)絡(luò )管理模塊。
硬件實(shí)現
VolP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)由主芯片、存儲器、以太網(wǎng)接口、音頻接口和I/0擴展電路等幾部分組成，硬件框圖如圖2所示。
(1)主芯片
主芯片框圖如圖3所示。主芯片由TMS320VC549DSP和ARlM7TDMI雙內核構成。
ARM7TDMI內核使用50 MHz主頻和單周期精簡(jiǎn)指令，內建8 KB RAM、DMA控制器和中斷控制器，并支持各種總線(xiàn)擴展。其內部的SIM (System Integrated Module)單元集成了豐富的通用模塊，包括2個(gè)異步串口，2個(gè)32位的計數器和以太網(wǎng)控制器等。
