基于ARM9處理器S3C2410的數(shù)字多路語(yǔ)音記錄器

1． 引言

數(shù)字多路語(yǔ)音記錄器在安全、監(jiān)控方面有很多應(yīng)用。一些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案基于工控機(jī)，用數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的A/D轉(zhuǎn)換，用軟件實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音編解碼，這種方案成本高、功耗大。如果采用嵌入式的設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，并且具有低成本，低功耗的特點(diǎn)。

普通的低成本嵌入式處理器性能不高，不足以實(shí)現(xiàn)多路語(yǔ)音的實(shí)時(shí)編碼、解碼，需要用專門的語(yǔ)音處理芯片完成這一工作。基于DSP自主設(shè)計(jì)語(yǔ)音編碼器是一種方法，但工作量大。AC48304廣泛應(yīng)用于各種小型VOIP網(wǎng)關(guān)中，價(jià)格低廉，是一種很好的替代方案。同時(shí)AC48304還具有DTMF識(shí)別和靜音檢測(cè)等功能，便于實(shí)現(xiàn)電話號(hào)碼識(shí)別和語(yǔ)音的自動(dòng)記錄。

ARM是一種應(yīng)用廣泛的嵌入式處理器，Samsung、Atmel等廠家生產(chǎn)的ARM處理器接口豐富，技術(shù)支持全面。ARM處理器價(jià)格低、性價(jià)比高，向下取代了大量單片機(jī)的應(yīng)用，向上滲透高端嵌入式處理器的市場(chǎng)。在本多路語(yǔ)音記錄器中，采用了Samsung的ARM9處理器S3C2410，操作系統(tǒng)則采用了嵌入式linux。

2． 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

語(yǔ)音記錄器包括語(yǔ)音處理模塊、ARM系統(tǒng)模塊、硬盤(pán)記錄模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊幾個(gè)部分。為使系統(tǒng)配置靈活，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主控板和擴(kuò)展板兩個(gè)部分，在主控板上實(shí)現(xiàn)16路語(yǔ)音通道，另設(shè)計(jì)一個(gè)16通道的語(yǔ)音擴(kuò)展板，整個(gè)系統(tǒng)可以用4的倍數(shù)進(jìn)行語(yǔ)音通道的擴(kuò)展，最多達(dá)到32個(gè)語(yǔ)音通道。計(jì)算機(jī)控制部分集成S3C2410 處理器、64MB SDRAM及16MB 的FLASH，構(gòu)成一個(gè)嵌入式小系統(tǒng)。

語(yǔ)音CODEC采用AMD的LE58QL021，該器件是3.3V單電壓用戶線語(yǔ)音處理器，在小型語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中是AC48304的常用搭配，支持4通道語(yǔ)音AD/DA，支持E1 PCM Highway，能與AC48304實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。LE58QL021的工作模式可軟件編程控制，ARM通過(guò)MPI（Microprocessor Interface）串行控制總線設(shè)置LE58QL021的各種工作參數(shù)。

基于DM9000網(wǎng)絡(luò)控制器，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)10/100Mbps自適應(yīng)以太網(wǎng)接口，Linux操作系統(tǒng)提供設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持。IDE接口則是由一片CPLD實(shí)現(xiàn)，硬盤(pán)用于語(yǔ)音的本地記錄。主要部分電路原理見(jiàn)圖1。



圖1 語(yǔ)音處理模塊的硬件電路原理圖

3． AC48304語(yǔ)音處理器

AC48304是AudioCodes公司基于DSP設(shè)計(jì)的一個(gè)四通道語(yǔ)音處理器，支持多種標(biāo)準(zhǔn)、多種碼率的G系列語(yǔ)音編碼器，如G.723.1，G.711，G.726和G.729等，支持T.38傳真中繼和其他語(yǔ)音信號(hào)處理功能。在系統(tǒng)中，ARM通過(guò)CPU局部總線實(shí)現(xiàn)對(duì)AC48304的控制及數(shù)據(jù)交換。AC48304與LE58QL021之間通過(guò)E1 PCM Highway接口實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)字語(yǔ)音接口。E1接口由2.048Mhz時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，有031共32個(gè)8位時(shí)隙，工作時(shí)序如圖2所示。



圖2 PCM Highway時(shí)序