黃文超

摘要：VOIP語音網(wǎng)關(guān)在傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)之間架起了一座橋梁，大大加快了VOIP的普及和發(fā)展腳步，有很好的商業(yè)價值。對于VOIP語音網(wǎng)關(guān)的功能進行了詳細(xì)的介紹，然后對語音網(wǎng)關(guān)各個組成器件的型號，功能特性，使用方法，硬件結(jié)構(gòu)，接口方式等進行分析。

關(guān)鍵詞：VOIP；終端設(shè)備；語音網(wǎng)關(guān)

中圖分類號：TP334.2

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198(2009)13-0302-02

1VOIP語音網(wǎng)關(guān)概述

1.1VOIP語音網(wǎng)關(guān)的功能簡介

通信網(wǎng)中有兩種格局一種是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配以簡單的終端；一種是簡單的網(wǎng)絡(luò)配以復(fù)雜的終端。在傳統(tǒng)的電話交換網(wǎng)中我們一直采取了前一種方式，即用功能完備的交換機提供了復(fù)雜的功能實現(xiàn)從而使終端一電話達到了簡易。在IP網(wǎng)中，我們會發(fā)現(xiàn)，使用了后一種策略，即統(tǒng)一簡單的IP網(wǎng)絡(luò)配以各個功能復(fù)雜、處理能力強的終端?；谇度胧较到y(tǒng)的語音網(wǎng)關(guān)，集成了電話和計算機技術(shù)為一體，實現(xiàn)了語音的數(shù)模轉(zhuǎn)換；語音的壓縮／解壓縮，以及IP語音包的打包和拆分，并提供了PSTN的相關(guān)信令等功能。

1.2VOIP語音網(wǎng)關(guān)的功能設(shè)計

這里開發(fā)的語音網(wǎng)關(guān)提供了4個模擬語音接口，可以連接電話機或傳真。該語音網(wǎng)關(guān)還提供一個以太網(wǎng)(Ether-net)接口以接人IP網(wǎng)絡(luò)，以提供實時的高質(zhì)量的基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z音服務(wù)。使用本網(wǎng)關(guān)，用戶可以利用現(xiàn)有的普通電話機以極低的費用撥打本地，國內(nèi)和國際電話；企業(yè)級用戶也可利用本網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)在Internet上的免費通話。該語音網(wǎng)關(guān)使用多種語音壓縮技術(shù)，使得在保證語音傳輸質(zhì)量的同時，只需占用用戶較少的帶寬。

1.3VOIP語音網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在硬件功能模塊的具體設(shè)計中，為了使設(shè)計合理，確保測量的精度，以獲得最佳的設(shè)計效果，應(yīng)該注意以下幾個設(shè)計原則；(1)用最新或是功能更完善的芯片，功能強的芯片使系統(tǒng)的精度和可靠性得到了保證。(2)電路設(shè)計上應(yīng)該留有余地，以考慮將來擴展和修改的需要，因為軟件的升級比硬件要方便得多，而且往往只要修改或添加軟件中數(shù)據(jù)。處理的模式或算法，就可以大幅度地提高系統(tǒng)的功能。(3)以軟件代硬件。(4)選用HCMOS工藝的芯片，目的是降低功耗。(5)仔細(xì)講究布局布線。

2VOIP語音網(wǎng)關(guān)的硬件實現(xiàn)技術(shù)分析

2.1ARM處理器$3C4510B

ARM具有領(lǐng)先的技術(shù)和優(yōu)越的產(chǎn)品性能。由于ARM技術(shù)方案架構(gòu)具備低功耗、高效能、低成本以及小體積等特性，使得ARM得到了眾多用戶。ARM的16/32位嵌入式處理器技術(shù)是世界上應(yīng)用最為普遍的微處理器結(jié)構(gòu)。芯片S3C4510B各功能模塊除了ARMTTDMI核以外。S3C4510B比較重要的片內(nèi)外圍功能模塊包括：2個帶緩沖描述符的HDLC通道(2-channal HDLCs with DMA)；2個DART通道；2個GDMA通道；2個32位定時器(32BIT TIMER)；18個可以編程的I/O口；一個IIC接口。其中幾個重要模塊包括：(1)Ethernet控制器，Ethernet控制器集成在S3C4510B上，使該芯片方便了在以太網(wǎng)的應(yīng)用。(2)HDLCHigh-Level Data Link Control)高層數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議。(3)DART。2個可工作于DMA方式或中斷方式的DART模塊，支持5，6，7，8位的串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。(4)PLL電路。外部時鐘可由片內(nèi)PLL倍頻以提高系統(tǒng)時鐘，輸入頻率范圍；10MHz-40MHz，輸出頻率可以是輸入時鐘的5倍。外圍晶振時鐘就在此接入后倍頻的。(5)CPU內(nèi)核概述及特殊功能寄存器(Special Registers)。

2.2系統(tǒng)時鐘電路

S3C4510B的系統(tǒng)時鐘由有源晶振10MHZ提供，經(jīng)S3CA510B內(nèi)部分頻得到50MHZ的時鐘作為本開發(fā)板CPU的內(nèi)部時鐘。片內(nèi)的PLL電路兼有頻率放大和信號提純的功能，因此。系統(tǒng)可以以較低的外部時鐘信號獲得較高的工作頻率，以降低因高速開關(guān)時鐘所造成的高頻噪聲。

有源晶振的1腳接SV電源。2腳懸空，3腳接地，4腳為晶振的輸出?？赏ㄟ^一個小電阻(此處為22歐姆)接S3C4510B的XCLK引腳。

2.310Mbps/100Mbps以太網(wǎng)接口電路

該部分的接口電路是語音網(wǎng)關(guān)與IP網(wǎng)的接口通道，是語音網(wǎng)關(guān)呼叫信令的收發(fā)，語音的傳送接收的“關(guān)口”。此外，在網(wǎng)關(guān)的開發(fā)調(diào)試階段，也用于在交叉編譯環(huán)境中將用戶程序從網(wǎng)口傳送到目標(biāo)機(語音網(wǎng)關(guān))上，方便程序的編譯，減少工作量。以太網(wǎng)接口電路由S3C4510B的相關(guān)電路，物理層芯片，網(wǎng)口變壓器，網(wǎng)口RJ45組成。

作為一款優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)控制器，S3C4510B內(nèi)嵌一個ETHERNET控制器，S3C4510B的以太網(wǎng)控制器工作于10/100Mb/s全雙工或半雙工模式。半雙工模式下支持IEEE 802.3載波多點偵聽／沖突檢測協(xié)議(CSMA/CD)。全雙工模式下，支持IEEE 802.3 MAC層控制協(xié)議。以太網(wǎng)控制器的MAC層支持媒體無關(guān)接口(MII，Media Inde-pendent Interface)及帶有緩沖DMA的接口(BDI)。MAC層自帶有收、發(fā)模塊，流控制模塊、用于存儲網(wǎng)絡(luò)地址的匹配地址存儲器(Content Address Memory，CAM)以及一些命令寄存器、狀態(tài)寄存器、錯誤計數(shù)器寄存器構(gòu)成。

2.4串行接口電路

串口，簡單地說，就是串行收發(fā)數(shù)據(jù)的接口，串口通信是一種異步通信方式，負(fù)責(zé)異步串行收發(fā)數(shù)據(jù)的模塊叫UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，RS232-C標(biāo)準(zhǔn)采用的接口是九芯或25芯的D型插頭實現(xiàn)基本的串行通信功能，實際上只需要RXD。TXD，GND但由于RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)所定義的高低電平與S3CA510B系統(tǒng)的LVTTL電路所定義的高低電平信號完全不同，LVTTL的標(biāo)準(zhǔn)邏輯“1”對應(yīng)2V--3V電平，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“0”對應(yīng)0-0.4V電平，而RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)采用負(fù)邏輯方式，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“1”對應(yīng)-5－-15V電平，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“0”對應(yīng)+5V-+15V電平。顯然，兩者間要進行通信必須經(jīng)過信號電平的轉(zhuǎn)換，目前常使用的電平轉(zhuǎn)換電路為MAX323。

2.5電源電路

在該系統(tǒng)中，需要使用SV和3.3V的直流穩(wěn)壓電源，其中，S3CA510B幾部分外圍器件需要3.3 V電源，另外，部分器件需要SV電源，有很多DC—DC轉(zhuǎn)換器可以完成SV到3.3V的轉(zhuǎn)換，這里選用的是LM1117—3.3。

2.6復(fù)位電路

在系統(tǒng)中，復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)在運行時用戶的按鍵復(fù)位功能。復(fù)位電路可由簡單的RC電路構(gòu)成，也可使用其他的相對較復(fù)雜，但功能更完善的電路。

2.7JTAG接口電路

JTAG(Joint Test Action Group，聯(lián)合測試行動小組)是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測試及對系統(tǒng)進行仿真，調(diào)試，JTAG技術(shù)是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專門的測試電路測試訪問口(Test Access Port，TAP)，通過專用的JTAG測試工具對內(nèi)部節(jié)點進行測試。目前大多數(shù)的比較復(fù)雜的器件都支持JTAG協(xié)議。如ARM，DSP，F(xiàn)PGA器件等標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線ITMS,TCK，TD工，TDO，分別為測試模式選擇，測試時鐘，測試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出。JTAG測試允許多個器件通過JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個JTAG鏈，能實現(xiàn)對個器件的分別測試。通過JTAG接口，可以對芯片內(nèi)部的所有部件進行訪問，因而是開發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡潔高效的手段。

2.8CPU的HPI接口及與之相連的語音編解碼器AC483C子系統(tǒng)

該部分由CPU的HPI接口及與之相連的語音編解碼器ACA83-C以及一個QSLAC芯片和四個SLIC芯片構(gòu)成。該部分提供了普通電話的接口及相關(guān)的信令并將用戶的語音等模擬語音信號編解碼。是語音網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)其功能的最重要部分。

3結(jié)語

VOIP技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)比較成熟。本文系統(tǒng)介紹了語音網(wǎng)關(guān)的相關(guān)技術(shù)，各個硬件的組成，以及相關(guān)的設(shè)計。