基于IXP421的VoIP網(wǎng)關(guān)及其性能測(cè)評(píng)

摘  要：本文簡(jiǎn)要介紹了基于IXP421的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及語(yǔ)音DSP模塊的工作原理。系統(tǒng)中沒有專用的語(yǔ)音DSP，而是由IXP421的XSCALE核實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和語(yǔ)音DSP共享CPU時(shí)間。語(yǔ)音處理能力會(huì)受到編碼方式和CPU負(fù)荷的制約，因此，本文通過實(shí)際系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果對(duì)Intel公司聲明的性能指標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：VoIP；DSP；XSCALE；編解碼

引言

就VoIP設(shè)備來說，如果語(yǔ)音處理器的功能和其它應(yīng)用功能由一個(gè)處理器來完成，必然能極大地簡(jiǎn)化電路，降低成本。Intel的IXP421即是這些多功能處理器的其中一種，它的PCM接口使VoIP設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化了，還可以通過選擇不同微代碼的方式實(shí)現(xiàn)更加靈活的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

Intel提供的解決方案是通過軟件DSP實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音處理，并聲明DSP模塊可同時(shí)處理四路PCM窄帶話音，支持多種語(yǔ)音編碼及回波消除等功能。眾所周知，單路單向PCM語(yǔ)音速率為64Kbps，單路雙向?yàn)?28Kbps，4路雙向則為512Kbps，如何保證語(yǔ)音處理所需要的CPU時(shí)間是個(gè)關(guān)鍵問題。

另外，回波消除或其它附加功能也會(huì)增加處理時(shí)間，在設(shè)計(jì)中還要考慮內(nèi)存讀寫、任務(wù)切換、中斷處理等系統(tǒng)因素造成的影響。

IXP421簡(jiǎn)介

IXP421是Intel公司開發(fā)的采用XSCALE內(nèi)核的IXP4xx系列處理器之一，主頻為266MHz。IXP421采用多處理引擎和硬件多線程處理機(jī)制。它包括了一個(gè)處理器內(nèi)核和兩個(gè)并行網(wǎng)絡(luò)處理引擎，其中XSCALE內(nèi)核為處理器核心，它是以ARM V5內(nèi)核為原型，進(jìn)行了DSP功能擴(kuò)展，并優(yōu)化了16位數(shù)據(jù)類型的累加和乘法運(yùn)算。啟動(dòng)時(shí)首先初始化XSCALE核，然后網(wǎng)絡(luò)處理引擎將從內(nèi)存下載各自的微代碼，以完成外圍網(wǎng)絡(luò)接口的鏈路層協(xié)議處理，它們的執(zhí)行是完全并行于XSCALE內(nèi)核的，通過內(nèi)嵌的消息隊(duì)列與XSCALE核同步。先進(jìn)高速總線(AHB)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)處理引擎和XSCALE核之間的數(shù)據(jù)交換，其傳輸速率達(dá)到133.32MHz