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VoIP語音卡在路由器中的應(yīng)用及硬件設(shè)計(jì)
摘要：介紹了VoIP語音卡在路由器中的應(yīng)用，詳細(xì)描述了一款應(yīng)用于路由器的語音卡的硬件結(jié)構(gòu)及其工作方式。１ ＶｏＩＰ在路由器中的應(yīng)用
近年來，ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）給通信市場(chǎng)帶來了強(qiáng)大的沖擊。ＩＰ語音業(yè)務(wù)推出后，由于其在通話費(fèi)用上比傳統(tǒng)電話具有突出的優(yōu)勢(shì)，因而受到了廣泛歡迎。ＶｏＩＰ技術(shù)在路由器中應(yīng)用，可以大大節(jié)省有多個(gè)部門在不同地方辦公的企業(yè)或機(jī)構(gòu)的電話費(fèi)用。圖１為一個(gè)ＶｏＩＰ路由器在公安分局與派出所間應(yīng)用的方案。
派出所網(wǎng)點(diǎn)的路由器ＤＣＲ－２５０１Ｖ和ＤＣＲ－２５０９Ｖ使用ＦＲ（幀中繼）或ＤＤＮ線路同分局的ＤＣＲ－３６６０實(shí)現(xiàn)互連，各網(wǎng)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)可通過路由器連接分局的局域網(wǎng)或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；同時(shí)，ＤＣＲ－２５０１Ｖ或ＤＣＲ－２５０９Ｖ通過ＦＸＳ語音端口連接普通電話機(jī)，分局路由器通過Ｅ＆Ｍ接口和ＰＢＸ連接，這樣既可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部各部門間的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)還可進(jìn)行零費(fèi)用的語音通話。
ＶｏＩＰ在費(fèi)用上呈現(xiàn)巨大優(yōu)勢(shì)的原因在于其利用了計(jì)算機(jī)通訊的分組化、數(shù)字化傳輸技術(shù)，先對(duì)語音數(shù)據(jù)按照一定的語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些數(shù)據(jù)按ＩＰ相關(guān)協(xié)議打包，再將數(shù)據(jù)包通過ＩＰ網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇邮斩耍邮斩藢⑦@些以不同順序到達(dá)的數(shù)據(jù)包按其本身順序串起來，并經(jīng)過解碼解壓恢復(fù)出原來的語音信號(hào)。與傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)相比，ＶｏＩＰ在時(shí)間延遲、話音質(zhì)量等方面存在缺陷�？梢圆捎靡恍┫冗M(jìn)的協(xié)議如資源預(yù)留協(xié)議（ＲＳＶＰ）和不同類型服務(wù)（Ｄｉｆｆｓｅｒｖ）等方案來盡可能的優(yōu)化語音數(shù)據(jù)包的傳輸，以減少傳輸延遲和擁塞。
目前，ＶｏＩＰ的標(biāo)準(zhǔn)主要有國(guó)際電信聯(lián)盟技術(shù)部（ＩＴＵ－Ｔ）建議的Ｈ．３２３系統(tǒng)和ＩＥＴＦ建議的會(huì)話發(fā)起協(xié)議（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＳＩＰ）系統(tǒng)兩種。前者主要在電信網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)制訂，技術(shù)已趨成熟。后者基于動(dòng)態(tài)的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ模式建網(wǎng)，是基于軟交換技術(shù)的面向網(wǎng)絡(luò)會(huì)議和電話的簡(jiǎn)單信令協(xié)議。在我國(guó)，主要選用Ｈ．３２３技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)ＶｏＩＰ，在Ｈ．３２３系列標(biāo)準(zhǔn)中，音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)有Ｇ．７１１、Ｇ．７２２、Ｇ．７２３和Ｇ７２９等。
本文將介紹一種已經(jīng)應(yīng)用于路由器產(chǎn)品中的ＶｏＩＰ語音卡的硬件設(shè)計(jì)和工作原理。
２ ＶｏＩＰ語音卡硬件結(jié)構(gòu)
該語音卡基于ＡｕｄｉｏＣｏｄｅｓ公司的ＶｏＰＰ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｐａｃｋｅｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，即語音包處理器）ＡＣ４８３０２設(shè)計(jì)，采用ＰＣＩ接口界面，可提供兩個(gè)ＦＸＳ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）語音／傳真接口，可以方便靈活地應(yīng)用于本公司開發(fā)的系列路由器中，實(shí)現(xiàn)ＶｏＩＰ功能。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示，以下介紹各部分硬件的原理和作用。
２．１ ＰＣＩ接口
路由器主板與語音卡之間通過ＰＣＩ總線連接，便于通用。采用了ＰＣＩ接口芯片ＰＬＸ９０３０實(shí)現(xiàn)語音卡本地總線（ＨＰＩ）與ＰＣＩ總線之間的轉(zhuǎn)換。由于語音卡上數(shù)據(jù)流量不大，不需要利用如ＤＭＡ方式主動(dòng)向路由器主板上的Ｍｅｍｏｒｙ空間傳遞數(shù)據(jù)。因此，語音卡工作于ＰＣＩ的從模式方式，ＡＣ４８３０２通過中斷方式接收或發(fā)送語音數(shù)據(jù)，ＰＣＩ總線的數(shù)據(jù)寬度和速度為３２位／３３ＭＨｚ。
２．２ ＣＰＬＤ部分
ＡＣ４８３０２采用８位并行的主處理器接口ＨＰＩ與外部ＣＰＵ（即路由器ＣＰＵ）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在本設(shè)計(jì)中，ＨＰＩ接口與ＰＬＸ９０３０的本地總線接口時(shí)序稍有差別，經(jīng)過ＣＰＬＤ進(jìn)行調(diào)整。另外，路由器ＣＰＵ還可通過ＣＰＬＤ控制ＣＯＤＥＣ和ＳＬＩＣ芯片。
２．３ ＡＣ４８３０２芯片
ＡＣ４８３０２是ＡｕｄｉｏＣｏｄｅｓ公司推出的一款低功耗、低價(jià)格的雙通道語音包處理器，其內(nèi)部集成了一個(gè)ＤＳＰ內(nèi)核。該芯片的主要特性如下：
·支持兩個(gè)通道的語音壓縮編碼，語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)包括Ｇ．７２９Ａ、Ｇ．７２３．１、Ｇ．７２７、Ｇ．７２６、Ｇ．７１１。
·兼容Ｔ．３８或ＦＲＦ．１１傳真中繼（２．４～１４．４ｋｂｐｓ）。
·呼叫ＩＤ產(chǎn)生和檢測(cè)，呼叫進(jìn)程和用戶定義語音的檢測(cè)和產(chǎn)生。
·兼容Ｇ．１６８的２５ｍｓ回聲消除。
·高性能的有效語音檢測(cè)（ＶＡＤ）和舒適噪聲產(chǎn)生（ＣＮＧ）。
·ＤＴＭＦ檢測(cè)和產(chǎn)生。
·Ａ律／μ律可選的Ｃｏｄｅｃ接口，具有輸入輸出增益控制。
·ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ接口。
·并行的主處理器接口（ＨＰＩ）。
ＡＣ４８３０２各部分硬件接口如圖３所示。
圖4 AC48302 HPI存儲(chǔ)器的映射關(guān)系
２．３．１ 語音接口（Ｖｏｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
語音接口提供未壓縮的語音、傳真數(shù)據(jù)的輸入輸出通道。語音接口對(duì)外提供四根信號(hào)線構(gòu)成ＰＣＭ總線，直接連接外部ＣＯＤＥＣ芯片的ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ。這四根信號(hào)線為ＰＣＭＩＮ、ＰＣＭＯＵＴ、ＰＣＭＣＬＫ、ＰＣＭＦＳ。ＰＣＭＩＮ輸入從ＣＯＤＥＣ送來的ＰＣＭ信號(hào)，ＡＣ４８３０２內(nèi)部的ＤＳＰ按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)（如Ｇ．７２９）壓縮后從ＨＰＩ口交給路由器ＣＰＵ轉(zhuǎn)發(fā)。ＰＣＭＯＵＴ則相反，ＡＣ４８３０２將路由器ＣＰＵ送來的語音數(shù)據(jù)按照合適的
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