基于ARM9微處理器S3C2410的IP電話(huà)通信設(shè)計(jì)

2 IP電話(huà)單機(jī)的硬件設(shè)計(jì)
IP電話(huà)分為接收方和呼叫方。發(fā)起通話(huà)請(qǐng)求的一端稱(chēng)為呼叫方，另一端為接收方。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，呼叫方和接收方可以調(diào)換角色，也就是說(shuō)，任意一方都可以發(fā)起通話(huà)請(qǐng)求，呼叫方發(fā)起通話(huà)請(qǐng)求并輸入接收方的IP地址，兩方通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接成功后，利用麥克風(fēng)和聽(tīng)筒就可以進(jìn)行談話(huà)了。
IP通話(huà)的主要工作在網(wǎng)絡(luò)電話(huà)機(jī)單機(jī)部分。隨著現(xiàn)在ARM微處理器技術(shù)的高度發(fā)達(dá)和日趨成熟，設(shè)計(jì)中選擇了ARM9微處理器S3C2410和μC／0S-II搭建平臺(tái)來(lái)制作網(wǎng)絡(luò)電話(huà)單機(jī)部分。一般單機(jī)的基本工作框圖如圖2所示。

在圖2中，CPU內(nèi)核模塊是搭建一個(gè)帶CPU及存儲(chǔ)器的工作核心。其中的微處理器采用的就是三星公司的S3C2410(ARM920T)，F(xiàn)lash采用的
是SST公司的SST39VFl60的NOR Flash，SDRAM則采用hynix公司的HY57V641620HG；以太網(wǎng)接口主要幫助CPU完成TCP／IP數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)
送。本設(shè)計(jì)采用的RTL8019AS是一種全雙工的即插即用型以太網(wǎng)控制器，它兼容RTL8019控制軟件和NE2000 8bit或16bit的傳輸，并支持UTP、
AUI、BNC和PNP自動(dòng)檢測(cè)模式，同時(shí)支持外接閃爍存儲(chǔ)器讀寫(xiě)操作以及I／0口地址的完全解碼，此外，它還具有LED指示功能，其接口符合Ethernet2和E802．3、10Base5、lOBase2、10BaseT等標(biāo)準(zhǔn)。
系統(tǒng)中的顯示模塊采用一塊普通數(shù)顯LCD，主要用來(lái)完成電話(huà)號(hào)碼的顯示及一些本機(jī)工作狀態(tài)的顯示；鍵盤(pán)模塊和EEPROM主要提供網(wǎng)絡(luò)電
話(huà)機(jī)的撥號(hào)鍵盤(pán)，以完成撥號(hào)和電話(huà)機(jī)的功能設(shè)置。EEPROM主要用于系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和存儲(chǔ)。語(yǔ)音模塊可選用飛利浦半導(dǎo)體公司的UDAl341TS
音頻編解碼器。另外，系統(tǒng)中的上位機(jī)接口主要完成一些參數(shù)的設(shè)定和一些已經(jīng)被記錄的參數(shù)的讀取。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件方面的工作主要是驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)、任務(wù)的劃分和任務(wù)的編寫(xiě)等三個(gè)方面。由于μC／OS-II基本上不提供API接口庫(kù)或者需要額外購(gòu)
買(mǎi)，因此，網(wǎng)絡(luò)電話(huà)中需要編寫(xiě)的主要驅(qū)動(dòng)軟件有包括TCP／IP、液晶驅(qū)動(dòng)、EEPROM驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)、IO驅(qū)動(dòng)、USB驅(qū)動(dòng)等程序。這些驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)一般都有固定的模式和套路。一般情況下，IP電話(huà)軟件應(yīng)包括完成語(yǔ)音通話(huà)所需的所有功能。該軟件按功能可劃分為圖3所示的四部分。

3．1 呼叫處理模塊
呼叫處理模塊主要完成呼叫的建立與拆除功能。呼叫控制可采用SIP協(xié)議建立會(huì)話(huà)。呼叫建立過(guò)程通常是先由一個(gè)SIP終端向本地的代理服務(wù)器發(fā)出呼叫請(qǐng)求，本地的代理服務(wù)器則通過(guò)查詢(xún)本地的重定向服務(wù)器來(lái)查找下一個(gè)代理服務(wù)器的地址，并向其轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請(qǐng)求。當(dāng)下一個(gè)代理服務(wù)器收到呼叫請(qǐng)求后，首先通過(guò)定向服務(wù)器查找被叫所在網(wǎng)絡(luò)的代理服務(wù)器，然后向該代理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請(qǐng)求。被叫所在網(wǎng)絡(luò)的代理服務(wù)器確定被叫終端后，再向被叫終端轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請(qǐng)求。最后由被叫終端應(yīng)答，從而實(shí)現(xiàn)連接。
3．2 語(yǔ)音編碼／解碼模塊
雖然語(yǔ)音采集所得到的PCM編碼數(shù)據(jù)能夠提供較好的長(zhǎng)途通信語(yǔ)音質(zhì)量，但其速率往往過(guò)高，因而占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源過(guò)高。為此，一般都需要對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)一步壓縮，以降低語(yǔ)音編碼的速率。這樣，相應(yīng)的，在接收端也就需要同樣的解壓算法來(lái)恢復(fù)原始語(yǔ)音數(shù)據(jù)。編制這部分代碼可采用現(xiàn)在比較成熟的語(yǔ)音編解碼算法，并進(jìn)行一定的改進(jìn)，以提高語(yǔ)音通話(huà)質(zhì)量。
3．3 數(shù)據(jù)封包／拆包模塊
數(shù)據(jù)封包／拆包軟件模塊主要對(duì)壓縮編碼后的語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，包括添加包頭、時(shí)標(biāo)和其他信息，以使其形成語(yǔ)音包。在接收時(shí)。則應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的拆包，并提取語(yǔ)音壓縮包。
3．4 數(shù)據(jù)傳輸模塊
該模塊主要完成語(yǔ)音包的發(fā)送和接收。因?yàn)榘岩纛l數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳輸給對(duì)方才是保證實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信的關(guān)鍵。所以，在考慮可靠性和實(shí)時(shí)性方面，更應(yīng)注重速度和實(shí)時(shí)性。故在選擇協(xié)議時(shí)，可采用UDP協(xié)議，并在編程時(shí)使用對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)套接字。

4 結(jié)束語(yǔ)
IP電話(huà)通信系統(tǒng)是利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源組成的電話(huà)通信系統(tǒng)，它無(wú)需鋪設(shè)電話(huà)線(xiàn)和購(gòu)置電話(huà)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，故可節(jié)省大量建設(shè)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備費(fèi)、線(xiàn)路費(fèi)和工程費(fèi)用，可在不需要鋪設(shè)電話(huà)線(xiàn)的情況下，方便地實(shí)現(xiàn)電話(huà)通信，增加電話(huà)用戶(hù)，縮短安裝工程周期，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，擴(kuò)大電話(huà)的普及范圍，同時(shí)可加大信息傳遞量，因而具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。