基于嵌入式處理器的VoIP雙模語音網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

2.4 用戶線接口(FXO)
FXO接口由兩部分組成:
(1)編解碼電路。這部分的功能和前面FXS中的編解碼功能完全一樣，也是由DSP芯片VP120提供服務(wù)，并由主CPU根據(jù)線路實(shí)際情況進(jìn)行FXS和FXO功能切換，以便判定語音信號是走互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)還是PSTN線路；
(2)數(shù)據(jù)存取裝置(DAA)。其重要作用是去除高電壓直流偏置，將PSTN環(huán)路關(guān)閉，從而僅傳送來自PSTN的模擬交流信號。本設(shè)計(jì)采用Clare的CPC 56XX系列產(chǎn)品作為DAA功能的設(shè)計(jì)。CPC 56XX系列產(chǎn)品號稱是為工業(yè)上首創(chuàng)的單封裝的DAA（數(shù)據(jù)存取裝置），它包括一個(gè)芯片內(nèi)的隔離勢壘（額定均方根值1 500 V）, 這種DAA還提供正常的交流和直流電話線端接、二至四線混合功能、掛機(jī)和摘機(jī)檢測、呼叫人身份識別，半波和全波振鈴檢測電路，可支持大部分編解碼器和DSP器件。適合于機(jī)頂盒和電話應(yīng)用的這種芯片可取代磁變壓器和各式各樣的其他分立元件，從而減少占用板上空間和成本，在本網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)中采用的是Clare公司推出的32腳SoC封裝的CPC 5622A。
3 基于SIP協(xié)議的雙模網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)
3.1 SIP協(xié)議棧的開發(fā)
為了設(shè)備互通、網(wǎng)絡(luò)互連等，需要開發(fā)相應(yīng)的基于應(yīng)用層的SIP協(xié)議棧。目前開源（開放源代碼）的SIP協(xié)議棧中比較常用的有VOCAL與OSIP，它們都是比較成熟和可商業(yè)化的SIP協(xié)議棧，其特點(diǎn)如表1所示。

本設(shè)計(jì)采用Libosip2進(jìn)行程序開發(fā)，它是一種 GNU oSIP庫,OSIP封裝較好，操作簡單、可讀性較好，缺點(diǎn)是BUG較多，需調(diào)試時(shí)改進(jìn)。
3.2 網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方案
軟件部分主要由嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用層軟件組成，可完成協(xié)議棧處理、路由處理和其他控制功能，軟件方案層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。

應(yīng)用層的軟件主要由SIP協(xié)議棧處理模塊、路由處理模塊和DSP控制模塊組成。SIP協(xié)議棧負(fù)責(zé)呼叫控制和信令、音頻處理和媒體實(shí)時(shí)傳輸?shù)裙δ?。本系統(tǒng)采用開放源代碼的OSIP協(xié)議棧作為參考，應(yīng)用層上的功能模塊都是基于該協(xié)議棧研發(fā)的[5]。
路由尋址模塊主要負(fù)責(zé)路由尋址和路由管理，確定目的網(wǎng)關(guān)的IP地址，并選擇最好路由將IP數(shù)據(jù)包經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)傳送到目的網(wǎng)關(guān)。DSP控制模塊主要是在應(yīng)用程序中根據(jù)通話流程編寫相應(yīng)的控制程序來控制DSP120的操作。網(wǎng)管模塊提供了Web網(wǎng)管和CLI命令行界面，很容易對雙模網(wǎng)關(guān)進(jìn)行配置和維護(hù)[6]。
在SIP協(xié)議處理上直接采用OSIP所給出的函數(shù)調(diào)用,實(shí)現(xiàn)基本的SIP 協(xié)議功能,屏蔽了協(xié)議處理的內(nèi)部細(xì)節(jié)。VP120 DSP處理器直接采用所提供的函數(shù)庫,可實(shí)現(xiàn)對DSP 的初始化和編解碼算法, 語音編解碼類型包括G.723.1、G.729、G.711a和G.711u。網(wǎng)關(guān)軟件主程序處理流程如圖5所示，網(wǎng)關(guān)語音包數(shù)據(jù)處理流程如圖6所示。

本文設(shè)計(jì)的VoIP雙模語音網(wǎng)關(guān)，其硬件利用高性能嵌入式微處理器IP2022和專用語音處理芯片DSP120為核心構(gòu)成，軟件采用Libosip2程序開發(fā)及開源SIP協(xié)議棧為主，通過測試證明了其可行性。隨著目前無線WiFi的流行，本方案也可以直接升級為WiFi應(yīng)用，通過采用IP2K系列所配備的無線開發(fā)套件，可以開發(fā)出適合802.11 a/b/g功能的無線網(wǎng)關(guān)，在無線應(yīng)用領(lǐng)域，值得參考和借鑒。