時(shí)間:2018年12月20日 分類:電子論文 次數(shù):
下面文章主要針對如何通過以太網(wǎng)進(jìn)行語音傳輸,在某通信設(shè)備中設(shè)計(jì)了一種基于以太網(wǎng)的數(shù)字語音傳輸方案。選用國產(chǎn)ARM9芯片VT1200作為主處理器完成主控板設(shè)計(jì),采用IP承載語音(VoiceoverIP,VOIP)技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音的以太網(wǎng)傳輸。
關(guān)鍵詞:語音傳輸,VOIP,數(shù)模轉(zhuǎn)換,脈沖編碼調(diào)制
根據(jù)某通信設(shè)備的特殊應(yīng)用環(huán)境,通常采用模擬傳輸?shù)募夹g(shù)手段來實(shí)現(xiàn)語音通信。模擬語音傳輸實(shí)時(shí)性好,但抗干擾能力弱、電路復(fù)雜。相比于模擬語音傳輸,數(shù)字語音傳輸具有組網(wǎng)方便、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、成本適中但延時(shí)較大的特點(diǎn)。[1]
本設(shè)計(jì)利用VOIP技術(shù),[2]采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RealTimeProtocol,RTP),實(shí)現(xiàn)延時(shí)可接受的數(shù)字語音傳輸。隨著壓縮技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)開始融合,推動了VOIP技術(shù)的發(fā)展。VOIP簡而言之就是將模擬信號數(shù)字化,以數(shù)據(jù)封包的形式在IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳遞。VOIP最大的優(yōu)勢是能夠利用網(wǎng)絡(luò)互連的環(huán)境,提供比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)。
1總體設(shè)計(jì)方案
本設(shè)計(jì)中數(shù)字語音傳輸?shù)墓ぷ髟砣缦聢D所示。語音發(fā)送過程:設(shè)備通過MIC采集模擬語音,通過脈沖編碼調(diào)制(PulseCodeModulation,PCM)將模擬語音轉(zhuǎn)換成數(shù)字語音,再經(jīng)過A律壓縮編碼,對壓縮編碼后的數(shù)字語音進(jìn)行打包,最后通過VT1200提供的全雙工網(wǎng)口將語音包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交換。語音接收過程:設(shè)備通過對外網(wǎng)口接收語音包,經(jīng)過解包解壓縮提取PCM數(shù)字語音,最后經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到模擬語音進(jìn)行播放。
2硬件設(shè)計(jì)
硬件電路主要包括:ARM控制及網(wǎng)絡(luò)接口電路、語音轉(zhuǎn)換電路、人機(jī)接口電路和電源控制電路。ARM控制及網(wǎng)絡(luò)接口電路作為設(shè)計(jì)的核心,主要負(fù)責(zé)語音包的打包和解包,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組的接收和發(fā)送,RTP協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及人機(jī)界面等控制軟件處理;語音轉(zhuǎn)換電路用于實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字語音的相互轉(zhuǎn)換;人機(jī)接口電路提供直接對應(yīng)用戶的接口,包括:鍵盤、顯示屏、PTT和送受話器;電源控制電路為其余電路提供所需電源。
選用國產(chǎn)ARM9芯片VT1200作為主處理器完成主控板設(shè)計(jì),VT1200是一款語音專用ARM芯片,集成了ARM922T的內(nèi)核,內(nèi)嵌了語音采集功能和兩路以太網(wǎng)控制器,大大簡化主控板的硬件設(shè)計(jì),降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。
該處理器具有以下優(yōu)勢:a)VT1200內(nèi)部集成了語音CODEC,將語音采樣編碼作為IP硬核集成到該芯片中,極大的方便了硬件電路的設(shè)計(jì);采樣率可以通過軟件進(jìn)行設(shè)置,支持8KHz、12KHz、16KHz和32KHz,并且在內(nèi)部集成兩級運(yùn)放,使得語音A/D、D/A變換具有良好的效果;b)VT1200集成了專門用于語音信號處理的加速器,用專門的指令實(shí)現(xiàn)信號處理,并把這些指令作為IP硬核集成到芯片內(nèi)部,大大提高了處理速度,硬件開發(fā)相對簡單、可靠;c)在外圍接口和外設(shè)方面:VT1200接口豐富,提供2個(gè)異步串口、2個(gè)10/100M網(wǎng)口、串行音頻接口,IIC串行通信接口。
內(nèi)部集成內(nèi)存控制器(控制外圍SDRAM,SRAM,F(xiàn)LASH),網(wǎng)口控制器(MACController),在開發(fā)時(shí)只需根據(jù)需求進(jìn)行配置,穩(wěn)定可靠。同時(shí)兩個(gè)控制器內(nèi)部有專門的DMA通道以實(shí)現(xiàn)與ARM922T的通信,極大地減少了CPU的開銷。
3軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)功能要求和總體架構(gòu),軟件單元分為以下幾個(gè)模塊:
3.1主控模塊
設(shè)備加電后,應(yīng)用程序初始化,讀取系統(tǒng)配置文件并加載系統(tǒng)參數(shù),參數(shù)保存完畢后,根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)啟動其它模塊。
3.2配置管理模塊
配置管理模塊用來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的板級自檢與配置。該模塊啟動或接收到自檢命令后,向主控板發(fā)送檢測命令執(zhí)行板級檢測,將檢測結(jié)果發(fā)送到設(shè)備管理軟件;接收到參數(shù)配置/查詢命令后,執(zhí)行相應(yīng)操作并將結(jié)果發(fā)送到設(shè)備管理軟件。
3.3通話控制模塊
通話控制模塊用來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的通話控制,通過監(jiān)控本地的接收信令與按鍵信息,完成設(shè)備通話狀態(tài)的切換、顯示狀態(tài)的更新及語音控制。
3.4語音處理模塊
語音處理模塊根據(jù)通話控制模塊的本地通話狀態(tài)完成語音通信連接的建立、維護(hù)和拆除。
3.5按鍵顯示處理模塊
按鍵顯示處理模塊主要完成按鍵采集信息的接收與處理,本地狀態(tài)顯示信息的處理與發(fā)送。
4結(jié)語
以國產(chǎn)ARM9芯片VT1200為核心的數(shù)字語音傳輸設(shè)計(jì)具有電路集成度高、開發(fā)方便等特點(diǎn),該設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在車載通信系統(tǒng),采用的主處理器具有通用性,為語音傳輸領(lǐng)域提供了相對簡單的解決方案,應(yīng)用前景廣泛。
參考文獻(xiàn):
[1]曾華燊.現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2004:244-287.
[2]黃永峰.因特網(wǎng)語音通信技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2002:41-53.
通信類期刊推薦:《通信電源技術(shù)》雜志創(chuàng)刊于1984年,由信息產(chǎn)業(yè)部科技司主管,中國普天集團(tuán)公司責(zé)辦,是國家新聞出版署核準(zhǔn)出版的通信電源專業(yè)技術(shù)類期刊,雙月刊,逢單月25日出版,標(biāo)準(zhǔn)刊號為CN42-1380/TN、ISSN1009-3664,郵發(fā)代號:38-371。