基于嵌入式Linux和MiniGUI的SIP電話設(shè)計

0 引言
隨著VoIP的迅猛發(fā)展，越來越多的個人用戶正在使用軟件電話、IP電話通過VoIP系統(tǒng)撥打國內(nèi)和國際長途，IP電話的需求量越來越大，同時，人們對IP電話的要求也越來越高，例如要求IP電話體積小、方便攜帶、功耗低、待機時間長、漂亮的人機交互界面，功能可擴展等。解決這些需求的可行方案就是用嵌入式系統(tǒng)，具體而言就是采用一款32位嵌入式處理芯片(如ARM、Power PC)，將Linux操作系統(tǒng)和MiniGUI圖形庫經(jīng)過裁減移植到這些嵌入式處理芯片所構(gòu)建的硬件平臺上。由于Linux具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能，而MiniGUI是一款優(yōu)秀的針對嵌入式Linux的輕量級圖形用戶界面庫，在它們的基礎(chǔ)上做應(yīng)用開發(fā)，能夠保證IP電話的穩(wěn)定性和功能擴展，也能開發(fā)出漂亮的人機交互界面。
目前用來實現(xiàn)VoIP系統(tǒng)的協(xié)議有三種：SIP、MGCP和H．323，其中SIP協(xié)議是應(yīng)用得最廣泛的協(xié)議，所謂SIP電話就是支持SIP協(xié)議的IP電話。

1 SIP電話實現(xiàn)方案
根據(jù)IP電話的功能需求，SIP電話應(yīng)當實現(xiàn)人機界面的交互、呼叫處理、語音的采集和播放、語音的編碼和解碼、語音的實時傳輸。本設(shè)計人機界面的交互使用嵌入式系統(tǒng)硬件平臺上的LCD和功能按鍵，采用MiniGUI圖形庫和Linux按鍵驅(qū)動；呼叫處理模塊使用硬件平臺上的網(wǎng)絡(luò)接口，采用eXoSIP協(xié)議棧；語音的采集與播放使用硬件平臺上的音頻接口，采用Linux音頻設(shè)備驅(qū)動；語音的編碼和解碼直接采用開源G.7-29A源代碼；語音的實時傳輸使用RTP協(xié)議，采用開源的JRTPLIB庫。
SIP電話軟件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。SIP電話由八個模塊組成。每一模塊對應(yīng)一個線程。其中，主線程(線程1)的任務(wù)是：a．加載配置文件到內(nèi)存中；b．初始化音頻設(shè)備和功能按鍵設(shè)備；c．創(chuàng)建RTP會話實例和初始化eXoSIP協(xié)議棧；d．初始化四個數(shù)據(jù)區(qū)緩沖結(jié)構(gòu)；e．創(chuàng)建、管理、撤消子線程；f. 顯示SIP配置文件的配置信息和狀態(tài)信息，處理來自呼叫處理模塊子線程的消息。呼叫處理模塊子線程(線程2)的任務(wù)是：通過調(diào)用eXoSIP協(xié)議棧的API函數(shù)，實現(xiàn)SIP電話的呼叫過程控制。語音采集模塊子線程(線程3)的任務(wù)是：實現(xiàn)語音的采集并將采集到的語音數(shù)據(jù)存儲到全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列1中。語音編碼模塊子線程(線程4)的任務(wù)是：從全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列1中讀取PCM碼流并對其進行編碼，將轉(zhuǎn)化過后的G．729碼流存儲到全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列2中。數(shù)據(jù)發(fā)送模塊子線程(線程5)的任務(wù)是：從全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列2中提取G．729碼流，打包成RTP數(shù)據(jù)包發(fā)送到出去。數(shù)據(jù)接收模塊子線程(線程6)的任務(wù)是：檢測接收端口上的RTP語音包，提取G．729碼流存儲到全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列3中。語音解碼模塊子線程(線程7)的任務(wù)是：從全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列3中讀取G．729碼流對其進行解碼，將轉(zhuǎn)化過后的PCM碼流存儲到全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列4中。語音播放模塊子線程(線程8)的任務(wù)是：從全局數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊列4中讀取PCM碼流，通過D／A轉(zhuǎn)換成模擬語音信號。