于SIP协议的嵌入式语音网关设计与实现.pdf

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0O基于SP协议的嵌入式语音网关设计与实现①f电源模块Il时钟模块lI复位模块I扩展模块1L舢Hd串口模块I【接口模块I卜1语音网关的硬件实现及其处理流程DesignandImplementationofEmbeddedVoiceGatewayBasedSIP李海标(桂林电子科技大学杭电工程学院广西桂林541肖勇军杨文杜明004)摘要：关键词：基于嵌入式ARMCPU$3C2440设计了硬件平台，进行了音频驱动的开发。采用优秀的开源SIP协议栈一Osip2，eXosip协议栈，并完成了SIP协议栈与语音编解码库在Linux操作系统上的移植，实现实时通话任务。测试表明，该设计能够按照SIP协议规范进行会话管理，通话过程中语音质量良好。ARM嵌入式系统互联网的快速发展，IP网络已由当初的数据应用向多媒体转变，基于lP网络的语音通信技术成为研究的热点。与传统的电话网络相比较，使用网络来进行语音的传输，有更多的优点：比传统电话网络使用更为有效：可以在传输语音信息的同时，传输其他信息，便于更多服务的集成；各种设备费用比传统电话网络的电路交换设备要低得多。近年来，随着系统软件、lP网络技术、语音压缩编码算法的发展，使VolP(VoiceProtoc01)技术获得了空前的应用，国际国内的各大主流运营商都已部署了软交换，这为嵌入式语音网关的发展提供了难得的机遇。Protocol，会话初始化协议)是由IETF(Internet工程任务组)提出的一种用于VolP的应用层控制信令协议。因其具有简单、灵活的技术特点，SIP协议正在逐步取代原有H．323协议成为VolP的标准协议。SIP的功能扩展性以及网络伸缩性好，为开发各种增值业务和会议呼叫提供了很大的方便。因此，SIP协议近年来得到了极大的关注与发展，具备了较大的研究意义。1．1系统硬件电路设计采用三星公司的32位高性能嵌入式徼处理器$3C2440为核心部件构建语音网关的硬件平台。系统组成框图如图1。$3C2440121微处理器是一款由Samsung半导体公司推出的以手持设备为主而设计的芯片，其特点是低功耗，高速的处理计算能力，内置32bitARM920T内核，标称工作频率为400MHz，最高可达S33MHz，适合各种控制应用。嵌入式语音网关系统框图语音信号处理流程：模拟音频信号送入SLIC芯片，进行信号放大、去干扰的前置处理，然后送入CODEC芯片进行A／D转换，并被转换为PCM编码的音频信号，再进行语音的压缩编码，编码格式可以选用G．729、G．726等，即转换成RTP包格式的PayLoad(有效数据净荷)。信号送入CPU，通过CPU上运行的协议栈对PayLoad进行封装、打包，最后通过以太网交换芯片传输到目的网络。语音网关对从以太网收到的语音包则采用相反的处理流程。计算机系统应用2009年第8期VolPSlPll](SessionInitiation图1onInternet①收稿时间：2008—1120实用案例Application核心单元【USB模块接口模块以太嘲物理层接13以太嘲物理层接口zover2—1CaseSDRAM$3c244、-—’^--^．
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2语音网关模块软件设计1．2语音电路设计语音到电信号的转换采用市面上常见的驻极体话筒，性能可以达到要求且价格低廉。由于话筒输出的信号十分微弱，只有十几毫伏左右，要经过放大后才能送到A／D转换器进行采样。因此设计了语音信号放大电路，实现了将微弱的语音信号放大到A／D转换器能够采样的电压范围。语音输出电路采用LM386集成功率放大器，对D／A转换器输出的信号进行功率放大，推动扬声器发出声音。语音电路原理图如图2所示。一般的运算放大器电路需要使用双电源供电，这就增加了电源电路的复杂性。因此选用可以使用单电源供电的运算放大器LM324，并设计实现了单电源供电语音放大电路。为了降低输出阻抗，在语音信号进入A／D转换器之前和D／A转换器输出信号进入功放之前分别加一级射随电路。2．1音频接口驱动程序实现341【3】是Philips公司的一款经济型音频CODEC，片内集成了立体声ADC、DAC以及模拟输入通道，其中模拟输入通道包括可编程增益放大器(PGA)、数字自动增益控韦fJ(AGC)、数字声音处理(DSP)等。用于实现模拟音频信号的采集和数字音频信号的模拟输出，并通过llS数字音频接口，实现音频信号的数字化处理。为了能录音和播放WAV文件，首先要对硬件UDAl341进行初始化，其实现函数如下【4l：rGPBDAT=rGPBDAT＆一(L3MfL3CIL3D)l(L3MIrGPBUP=rGPBUP＆一(Ox7<<2)I(Ox7<<2)：4+2)：／／STATUS(0001一WrL3Data(0×81，O)：／／1，o，o，o。o