基于PXA255的VoIP語(yǔ)音傳輸系統研究

摘要：文章研究IP語(yǔ)音傳輸系統的總體架構，實(shí)現了一個(gè)基于PXA255處理器的嵌入式IP電話(huà)終端硬件平臺，為該平臺建立了一個(gè)優(yōu)化的嵌入式Linux環(huán)境，并研究基于GSM 06．10語(yǔ)音編解碼實(shí)現，設計了一個(gè)IP語(yǔ)音實(shí)時(shí)傳輸系統，實(shí)現了IP語(yǔ)音的網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)傳輸功能。
關(guān)鍵詞：語(yǔ)音壓縮；網(wǎng)絡(luò )電話(huà)；嵌入式Linux；實(shí)時(shí)傳輸

0 引言
VoIP是基于Internet的新型數字化傳輸技術(shù)，是IP網(wǎng)上通過(guò)TCP／IP協(xié)議實(shí)現的一種電話(huà)應用技術(shù)。這種應用包括PC對PC、PC對電話(huà)、電話(huà)對電話(huà)等連接方式，其業(yè)務(wù)主要包括語(yǔ)音業(yè)務(wù)、E-mail、實(shí)時(shí)電話(huà)、實(shí)時(shí)傳真等多種形式。與傳統電話(huà)相比，IP電話(huà)的優(yōu)點(diǎn)主要是節省帶寬、通話(huà)費用低、易于開(kāi)發(fā)增值業(yè)務(wù)、體系結構開(kāi)放，有利于多種通信方式的統一。對VoIP技術(shù)的研究主要圍繞改善IP電話(huà)服務(wù)質(zhì)量來(lái)進(jìn)行，尤其是使用先進(jìn)的硬件技術(shù)、可靠的實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)和能隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )狀況自適應調整速率的低速率語(yǔ)音編碼技術(shù)等研究及工程熱點(diǎn)。
研究與實(shí)現基于嵌入式處理器的VoIP語(yǔ)音傳輸系統，可集成嵌入式系統、網(wǎng)絡(luò )通訊、多媒體和語(yǔ)音處理等應用領(lǐng)域內的前沿技術(shù)，將嵌入式系統的高性能、低功耗、網(wǎng)絡(luò )通訊的低成本特性融合于一體，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步完善后可以取代固定電話(huà)，并發(fā)展可視電話(huà)等信息終端，可以實(shí)現電話(huà)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)與Internet網(wǎng)的整合，具有很大的經(jīng)濟和技術(shù)優(yōu)勢。

1 PXA255嵌入式處理器
本文研究與設計的嵌入式IP數字語(yǔ)音系統將在以太網(wǎng)環(huán)境中工作。與目前大多數基于PC的IP電話(huà)終端相比，選擇嵌入式IP電話(huà)終端具有如下優(yōu)勢：
(1)嵌入式硬件平臺可以進(jìn)行裁減和定制，因而可以大幅降低IP電話(huà)終端成本；
(2)可以定制嵌入式軟件平臺，容易升級，實(shí)時(shí)性好，而基于PC機的IP電話(huà)占用資源多，操作系統復雜，容易死機；
(3)嵌入式IP電話(huà)終端功耗低，可以使用電池進(jìn)行供電，因而系統具有小型化、便攜的特點(diǎn)，這是PC所無(wú)法比擬的。
PXA255處理器是Intel公司帶ARM核的多媒體處理器。PXA255處理器的內部功能模塊框圖見(jiàn)圖1所示。

PXA255處理器具有如下特色：核心頻率支持100～400MHz；多種系統存儲器接口；外設資源非常豐富：有PCMCIA／Compact Flash卡控制引腳、LCD控制器、全功能UART、USB客戶(hù)端、AC97控制器、15個(gè)靈活的GPIO引腳等。

2 VoIP的嵌入式Linux環(huán)境構建
嵌入式IP吾音終端使用的嵌入式Linux平臺可分為三個(gè)層次：應用軟件層次、Linux內核層次和設備驅動(dòng)層次。其中平臺無(wú)關(guān)部分包括：Linux實(shí)時(shí)內核、文件系統、應用軟件等部分；平臺相關(guān)部分包括：硬件驅動(dòng)的改造和啟動(dòng)過(guò)程改造，我們需要針對不同平臺進(jìn)行代碼改造，
編寫(xiě)各種驅動(dòng)。由圖2可知，Linux對各種設備的操作都是以文件的形式進(jìn)行的。

基于RTP協(xié)議的語(yǔ)音實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )傳輸軟件，位于Linux網(wǎng)絡(luò )結構的Socket應用層，如圖3所示。在嵌入式Linux平臺上利用Socket系統函數實(shí)現語(yǔ)音傳輸的RTP應用。在具體編程時(shí)，Linux平臺上可供選用的語(yǔ)言有C、C++等。在這里我們也采用C語(yǔ)言，并采用編譯器Arm-Linux-Gcc。