IP电话的VoIP语音网关设计.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuseIP电话的VoIP语音网关设计时间:2006-05-2600:49:00来源:单片机及嵌入式系统应用作者:于红岩吕杨吴选勇杨腾霄引言   近年来,得到了飞速发展和普及应用,而作为其核心技术的IP协议体系在数据网络架构中的统治地位已得到了广泛认同。同时,随着基于IP技术上各种应用技术的提出,尤其是VoIP技术的提出,使得数据网络通信逐渐的融入了传统的话音业务领域。   VoIP(VoiceoverIP)俗称IP电话(ProtocolPhone),是利用IP网络实现语音通信的一种先进通信手段,是一种完全基于IP网络的语音传输技术。它利用语音网关,软交换平台,网守等设备将模拟信号数字化,然后将数据压缩成数据包,通过IP网络传输到语音的目的地址。目的地址接收到数据包后,将数据重组,解压缩后再还原成模拟信号。这样,一次完整的通话过程就在IP网络中实现了。本文将讨论如何在嵌入式μClinux环境下设计出在IP网络中承担数据压缩、解压和传输等重要功能的设备——VoIP语音网关。1IP电话系统的基本组成   IP电话系统一般由三部份组成:电话(phone)、语音网关(gateway)和网守(gatekeeper),如图1所示。   电话是指可以通过电话网或一线通(ISDN)连到本地网关的电话终端。   语音网关是指通过IP网络提供电话之间完成话音通信的关键设备,网络与电话网和一线通(ISDN)网之间的接口设备。它完成语音压缩(将64Kb/s的语音信号压缩成低码率的语音信号)和寻址与呼叫控制,并具有IP网络与电话(PSTN)或一线通(ISDN)互连的接口功能。    网守即网络管理者,负责用户注册、    IP电话系统设计的核心为VoIP语音网关。根据VoIP语音网关的功能需求以及市场上的成熟技术,笔者采用“硬件+嵌入式操作系统+应用层软件”的系统架构来设计VolP语音网关。   对于硬件平台,以VolP主芯片为核心附以必要的外围设备。主芯片采用TexasInslruments生产的TITMS320VC549DSP和Samsung公司ARM7TDMI核的双内核结构。   VolP软件部分分为两层:嵌入式操作系统和应用层软件。利用开放源代码的实时操作系统μClinux作为嵌入式操作系统,采用模块化设计,开发平台友好。根据功能需求,在应用层软件中包括语音包处理模块、电话信令网关模块、路由寻址模块和网络管理模块。   VolP语音网关由主芯片、存储器、以太网接口、音频接口和I/0扩展电路等几部分组成,硬件框图如图2所示。(1)主芯片   主芯片框图如图3所示。主芯片由TMS320VC549DSP和ARlM7TDMI双内核构成。   ARM7TDMI内核使用50MHz主频和单周期精简指令,内建8KBRAM、DMA控制器和中断控制器,并支持各种总线扩展。其内部的SIM(SystemIntegratedModule)单元集成了丰富的通用模块,包括2个异步串口,2个32位的计数器和以太网控制器等。   TI公司的16位高速定点DSPTMS320VC549,其处理速度高达100MIPS且功能十分强大,可支持所有高压缩/低时延编解码(、