基于51主控的lP電話(huà)設計

IP電話(huà)是利用國際互聯(lián)網(wǎng)Internet為語(yǔ)音傳輸的媒介，實(shí)現語(yǔ)音通信的一種全新的通信技術(shù)。其通信費用的低廉(有人稱(chēng)之為廉價(jià)電話(huà))，節省帶寬；智能化；開(kāi)放的體系結構；多媒體業(yè)務(wù)的集成。IP電話(huà)網(wǎng)絡(luò )支持語(yǔ)音、數據、圖像的傳輸，為將來(lái)全面提供多媒體業(yè)務(wù)打下了基礎。IP電話(huà)是未來(lái)“三網(wǎng)合一”的一項服務(wù)，有望成為下一代電信基礎設施結構的核心，使未來(lái)各電信業(yè)務(wù)綜合在同一IP網(wǎng)絡(luò )上成為可能，導致語(yǔ)音、數據、圖像的融合和未來(lái)電信市場(chǎng)的重組，并帶來(lái)新的經(jīng)濟模式和價(jià)值鏈。IP電話(huà)的主要特點(diǎn)是語(yǔ)音在Intenet傳輸；技術(shù)難點(diǎn)是語(yǔ)音的解壓縮和打包傳輸，因為不可能原原本本地把原始語(yǔ)音信息從Internet上發(fā)送出去，這樣會(huì )占用太大的帶寬。語(yǔ)音信號必須經(jīng)過(guò)處理，轉換成適合在IP網(wǎng)絡(luò )上傳輸的IP數據包。這個(gè)過(guò)程需要先進(jìn)行數字編碼，轉換成PCM碼，然后經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的DSP芯片進(jìn)行數據壓縮，最后再打上IP包的標記，形成IP數據包的形式，以適合IP網(wǎng)絡(luò )上的傳輸寬帶。目前，IP電話(huà)的標準主要有ITU-T的H.323和IETF的SIP。H.323主要在電信網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現多媒體業(yè)務(wù)制訂，技術(shù)很成熟；而SIP是基

1 系統硬件構成

本系統采用51單片機作為主控芯片，語(yǔ)音處理芯片采用以色列AudioCodes公司生產(chǎn)的AC48801，可縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和減少經(jīng)費，硬件框圖如圖1所示。

1.1 AC48801芯片

AC4880l是Audio Codes公司生產(chǎn)的一種專(zhuān)用語(yǔ)音處理芯片，具有低比特率的語(yǔ)音壓縮編碼、解壓和傳真等多種功能。芯片內部集成了一個(gè)16位的DSP，其中固化有芯片本身所提供的各種編碼操作格式，使開(kāi)發(fā)者不用另外進(jìn)行解壓縮算法的研究，只需要根據它的HPI接口進(jìn)行相關(guān)的配置既可工作。除此之外，該芯片還有以下特點(diǎn)：

◇支持G.729A、G.727、G.726、G.711等多種語(yǔ)音壓縮編碼；

◇語(yǔ)音/傳真/數據自動(dòng)轉換；

◇損毀封包自動(dòng)修復；

◇呼叫ID產(chǎn)生和檢測，呼叫進(jìn)程和用戶(hù)定義語(yǔ)音檢測和產(chǎn)生；

◇兼容G.168的25ms回聲消除；

◇DTMF的檢測和產(chǎn)生；

◇A律/μ律可選的C0DEC接口。

AC48801接口如圖2所示。

AC48801提供了語(yǔ)音接口與外面的CODEC相連，由PCMIN、PCMOUT、PCMCIK、PCMFS四根信號線(xiàn)組成。PCMIN接收CODEC進(jìn)來(lái)的PCM編碼，相反PCMOUT是轉送PCM編碼到CODEC進(jìn)行解壓還原成模擬信號；PCMCLK和PCMFS分別是2.048 MHz位同步時(shí)鐘和8kHz的幀同步時(shí)鐘，均可以設置由AC4880l內部提供。AC48801還提供8位數據HPI接口。由于A(yíng)C4880l是16位的DSP，所以主控每次對AC48801操作都是連續進(jìn)行2字節的讀寫(xiě)過(guò)程，HI/LO信號顯示當前操作是高8位還是低8位；HRS0、HRSl信號組合對三個(gè)寄存器(控制寄存器HPIC，地址寄存器HPIA，數據寄存器HPID)操作；HR/w信號控制當前的讀寫(xiě)，高電平表示主控芯片要進(jìn)行讀操作，低電平表示主控芯片要進(jìn)行寫(xiě)操作；HRD信號為讀鎖存，HWR信號為寫(xiě)鎖存，在它們的下降沿鎖存HI/LO、HR/w、HRS0、HRSI等信號，所以在每次對。HI/LO、HR/W、HRS0、HRSI設置前都將HRD或HWR先置1，設置完成后再置O，然后所進(jìn)行的設置馬上生效；CS是片選信號；HINT是DSP對主控的中斷。

1.2主控芯片

主控芯片主要對AC48801、ENC28J60、sLIC設置和監控，并實(shí)時(shí)進(jìn)行數據處理。由于主控芯片要處理的數據不是很大，采用速度稍微快些，性能較好的51內核的單片機就可以完成工作。這里使用STC89系列的單片機，最高工作頻率可達90 MHz，處理8 kb/s(G.729)數據流已綽綽有余。另外，支持AC48801工作的內核代碼和程序代碼放在EEPROM里。因為這兩個(gè)代碼不經(jīng)常用，只有在系統上電時(shí)，才由主控芯片通過(guò)HPI接口送到SRAM，所以EEPROM采用帶IZC接口的24C1024。這樣接口方便，制板布線(xiàn)也很容易。

1.3 CODEC接口芯片

CODEC芯片負責對DSP解壓后送來(lái)的PCM數據進(jìn)行解碼，還原成模擬信號并濾波后，送到用戶(hù)接口芯片SLIC；同時(shí)，CODEC芯片還負責將SLIC送來(lái)的模擬語(yǔ)音信號進(jìn)行PCM編碼并送到DSP進(jìn)行壓縮。本設計中用的CODEC芯片TCM29C13是單通道PCM編解碼器，帶有濾波功能。它工作的位同步時(shí)鐘PCMCLK和PCMFS幀同步時(shí)鐘由AC48801提供。

1.4 用戶(hù)線(xiàn)接口電路(SLIC)

用戶(hù)線(xiàn)接口電路是SODES和模擬設備的接口。設計中采用的是Intersil公司生產(chǎn)的HC55181用戶(hù)線(xiàn)接口電路(SLIC)芯片，特點(diǎn)如下：

◇能傳輸多種振鈴信號，可通過(guò)邏輯電平來(lái)控制器件的工作狀態(tài)；

◇帶有CODEC振鈴接口，2-4線(xiàn)轉換功能；

◇振鈴峰值電壓幅度可達到95 V；

◇具有內部關(guān)斷和指示報警功能；

◇可自動(dòng)檢測用戶(hù)摘機或掛機；

◇使用外部元件較少。

1.5 EN028J60芯片

ENC28J60是美國微芯公司新推出的28引腳獨立以太網(wǎng)控制器，采用SPI接口和主控芯片相連，具有占位小，成本低，使用方便等特點(diǎn)，接口如圖3所示。ENC28J60主要功能包括：內置10Mbps以太網(wǎng)物理層器件(PHY)及媒介接人控制器(MAC)，可按業(yè)界標準的以太網(wǎng)協(xié)議可靠地收發(fā)信息包數據；特殊的過(guò)濾器，包括Microchip的可編程模式匹配過(guò)濾器，可自動(dòng)評價(jià)、接收或拒收Mag

2 工作流程

系統上電，主控芯片要對各個(gè)部分進(jìn)行初始化。

①初始化ENC28J60，配置相關(guān)寄存器，設置緩沖區。

②主控芯片首先從24C1024讀取內核代碼和程序代碼，通過(guò)HPI放到SRAM里，然后發(fā)出AC48801初始化命令和運行命令。AC48801給出摘機音，然后AC48801檢測到DTMF信號并通知主控芯片，主控芯片讀取DTMF信號并打成IP包通過(guò)RJ45發(fā)送出去，同時(shí)給AC48801撥號音；建立連接后AC48801按照G.729標準進(jìn)行解壓縮運算，每10ms和主控芯片交換1次數據。同樣，若主控芯片收到的IP包有DTMF信號，就給AC48801發(fā)出DTMF命令，給出振鈴信號。

結語(yǔ)

本文采用51單片機、AC48801與ENC28J60構成的IP電話(huà)具有成本低，開(kāi)發(fā)周期短的特點(diǎn)。對以太網(wǎng)控制器的設計有較好的參考價(jià)值。