基于A(yíng)RM7內核的IP電話(huà)設計

傳統的電話(huà)網(wǎng)是以電路交換的方式傳輸語(yǔ)音信號的，它需要的基本帶寬為64Kb/s。據統計，在正常的通話(huà)情況下，大約只有40％的時(shí)間為有聲期，其余時(shí)間電路均為空占，網(wǎng)絡(luò )帶寬利用率不高。隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )的不斷完善，基于分組交換的數據通信成為最重要的通信方式。而要在基于IP的分組網(wǎng)絡(luò )上傳輸語(yǔ)音，就必須對模擬的語(yǔ)音信號進(jìn)行特殊的處理，使處理后的信號可以適合在面向無(wú)連接的分組網(wǎng)絡(luò )上傳輸，這就是分組語(yǔ)音技術(shù)。本文介紹的就是一種基于ARM7內核的IP電話(huà)設計。

G.728編碼標準

語(yǔ)音編碼技術(shù)是IP電話(huà)的核心技術(shù)之一，編碼質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到IP電話(huà)的通信質(zhì)量。

G.728標準的語(yǔ)音編碼算法是16Kb/s的聲碼器編碼標準，采用低時(shí)延碼本激勵線(xiàn)性預測（LD-CELP）技術(shù)。線(xiàn)性預測器使用的是反饋型后向自適應技術(shù)，預測器系數是根據上一幀的語(yǔ)音量化數據進(jìn)行更新的，因此算法時(shí)延較短，為0.625ms，相當于5個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)間，這也是G.728的幀長(cháng)時(shí)間。由于使用反饋型自適應技術(shù)，因此預測器系數無(wú)須傳送，唯一需要傳送的是激勵信號量化值，也就是碼本索引值。G.728標準的語(yǔ)音編碼算法的碼本總共有1024個(gè)矢量，索引需占10比特，因此其比特率為10/0.625=16Kb/s。

G.728標準的語(yǔ)音編碼的主要特點(diǎn)有：算法時(shí)延短，僅為0.625ms；一路編碼時(shí)延小于2ms；傳輸比特率為16Kb/s；MOS值為4.173，達到了長(cháng)途通信質(zhì)量。

由于G.728標準的語(yǔ)音編碼算法的時(shí)延短，語(yǔ)音傳輸比特率可以滿(mǎn)足IP電話(huà)的應用要求，所以選用G.728標準的語(yǔ)音編碼算法作為IP電話(huà)的編碼算法。

硬件系統設計

TMS470R1A256屬于TI TMS470R1x通用16/32位精簡(jiǎn)指令微控制器系列。該系列采用高速的ARM7內核，從而保證了其高性能、高吞吐量和編碼空間效率。

系統的主要作用是充分利用ARM7內核高速的數據處理能力，以減輕計算機CPU的負擔；語(yǔ)音的錄入和輸出系統也單獨分離出來(lái)，這樣可以更好的和MCU進(jìn)行數據傳輸，減少不必要的中間環(huán)節，減少時(shí)延。最后，通過(guò)高速的PCI總線(xiàn)，將數據傳送給計算機。系統的總體結構框圖如圖1所示，各模塊的具體功能如表1所示。

圖1 系統總體結構框圖

1 MCU與Flash的通信

由于TMS470R1A256的I/O接口電壓為3.3V，而AM29F101B的接口電壓為5V，所以在接口部分需要進(jìn)行電壓轉換，并且AM29F101B的片選信號（CE）和輸出使能信號（OE）需要地址譯碼。這些工作均由一片復雜的可編程邏輯器件（CPLD）來(lái)完成。

由于A(yíng)M29F101B的接口速度較慢，所以TMS470R1A256和AM29F101B之間的接口必須插入軟件等待狀態(tài)，具體要插入的軟件等待狀態(tài)數目可以由數據手冊計算得到或在調機時(shí)由試驗得到。TMS470R1A256與AM29F101B之間的接口電路如圖2所示。

圖2 MCU與Flash的接口電路