傳統(tǒng)的語音通信是以公共交換電話網(wǎng)（PSTN）為語音系統(tǒng)進(jìn)行話音交流，該系統(tǒng)以電路交換為通信基礎(chǔ)，信道利用率低、通信資費(fèi)較高。而隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，越來越多的用戶采用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音通信與視頻通話，該通信系統(tǒng)采用分組交換為基礎(chǔ)，具有靈活的業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力和低廉的話費(fèi)價(jià)格。從2013年開始到如今，工信部已經(jīng)發(fā)放了兩批虛擬運(yùn)營(yíng)商牌照，此舉必然會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)語音發(fā)展。
本文采用嵌入式處理器、以太網(wǎng)控制芯片、音頻處理芯片設(shè)計(jì)出一款語音通信終端，該終端通過音頻采集、播放語音、處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送與接收，從而實(shí)現(xiàn)終端的語音通信功能。
1 硬件電路設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)語音終端系統(tǒng)硬件由微處理器、以太網(wǎng)通信模塊、音頻處理模塊、電源等模塊組成。該終端系統(tǒng)各個(gè)模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的示意圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)模塊數(shù)據(jù)交互圖
網(wǎng)絡(luò)語音終端啟動(dòng)音頻模塊后，從麥克風(fēng)拾取語音進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換采集，把語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)I2S總線送給處理器處理，并通過以太網(wǎng)通信模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到IP網(wǎng)絡(luò)上；從IP網(wǎng)絡(luò)上把數(shù)據(jù)取出，經(jīng)處理器處理后，由I2S總線送給音頻模塊進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，然后把語音信號(hào)送給揚(yáng)聲器播放語音。
系統(tǒng)采用S3C2440微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，利用DM9000CEP以太網(wǎng)控制芯片來實(shí)現(xiàn)與IP網(wǎng)交互，并且采用UDA1341TS音頻芯片進(jìn)行語音采集及播放。其他接口電路比較常見，這里不再贅述。
1.1 以太網(wǎng)通信模塊
主控芯片采用三星公司的S3C2440通用32位微處理器，該處理器采用ARM920內(nèi)核，具有低功耗、處理計(jì)算能力強(qiáng)等特點(diǎn)。以太網(wǎng)控制芯片采用DAVICOM（聯(lián)杰）公司的DM9000CEP芯片。該芯片支持16位數(shù)據(jù)傳輸，集成10/100M自適應(yīng)收發(fā)器，可以自動(dòng)協(xié)調(diào)功能將自動(dòng)完成配置以最大限度地適合其線路帶寬，且支持IEEE802.3x全雙工流量控制。
為實(shí)現(xiàn)DM9000CEP與S3C2440的連接，對(duì)兩者間的數(shù)據(jù)、地址、控制三大總線進(jìn)行連接和轉(zhuǎn)換。由于S3C2440是32位微處理器，可尋址1G的地址空間，但其只有27根地址線，理論上只能尋址2的27次方（即128M）的地址范圍。所以引出了8根BANK線（對(duì)應(yīng)nGCS0～nGCS7），用這8根線來選通和關(guān)閉不同的存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)1G地址空間的尋址。本文DM9000與S3C2440之間數(shù)據(jù)交換，是通過NGCS4線選擇基址為0x2000 0000來實(shí)現(xiàn)的。圖2給出了S3C2440與DM9000CEP的連接方法。
圖2 DM9000CEP與S3C2440的接口圖
1.2 音頻處理模塊
音頻處理芯片選用Philips公司的UDA1341TS音頻芯片，該芯片內(nèi)部集成了立體聲的ADC、DAC，可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，并可用可編程增益控制（PGA）和自動(dòng)增益控制（AGC）來對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行控制，該芯片還提供數(shù)字信號(hào)處理功能。微處理器通過L3總線接口對(duì)音頻芯片進(jìn)行控制。其與處理器連接圖如圖3所示。
圖3 UDA1341TS與S3C2440的接口圖
UDA1341TS音頻芯片提供一組I2S總線接口和一組L3總線接口。其中，I2S總線接口包括音頻系統(tǒng)時(shí)鐘線（SYSCLK）、位時(shí)鐘輸入信號(hào)線（BCK）、字選擇輸入線（WS）、數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線（DATAO）、數(shù)據(jù)輸入信號(hào)線（DATAI）。而L3總線接口由時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)線以及模式選擇線組成。S3C 2440處理器通過這兩組總線接口實(shí)現(xiàn)與UDA1341TS芯片之間的音頻數(shù)據(jù)交互及控制。
