无线VoIP系统IP通话功能实现

2012-03-01 12:37:03来源: 互联网

本文将VoIP和WLAN(Wireless LAN)结合到一起,在MIPS(Microprocessor without Interlocked PipelineStages)架构的处理器ADM5120上实现了在无线局域网内进行IP通话的功能。系统以终端的形式进行通信,可移动性强。

  1 系统硬件的设计

  1.1 硬件的整体架构

  系统硬件的整体架构设计如图1所示。系统硬件主要由五部分组成:ADM5120主处理器部分、通话控制部分、无线子卡部分、存储部分和外设连接部分。通话控制部分采用Infineon公司语音芯片VINETIC-2CPE,Version 2.1(PEB3322)为子处理器,外接A/D,D/A转换功能的用户接口电路SLIC-DC PEB4268,与存储部分一起构成语音实时处理骨架;无线子卡部分采用Atheros公司的WMIA-165G 802.11g Mini PCI模块,并用Madwifi驱动无线子卡;存储部分使用2块SDRAM存储器和1块NOR FLASH存储器;外设连接部分包括一个WAN口和四个LAN口、Mini-PCI接口、输出模拟电话信号的RJ-11接口,以及用于调试的RS 232串口。

  

 

  1.2 ADM5120主处理器

  德国Infineon公司的ADM5120是一款基于哈佛体系结构的SoC(片上系统)的嵌入式处理器,具有5级流水线,并使用了32位MIPS指令集。同时ADM5120还是一款典型的寄存器型微处理器,其配置了32个通用寄存器和一对存储64位数据的寄存器Hi和Lo以及异常PC寄存器,其中Hi和Lo寄存器用于存放定点乘法的结果。ADM5120中还内置了32/16位MIPS32 4KEC处理器,其采用TLB(TranslationLookaside Buffer)实现了内存管理和流水线中的异常处理功能,并使用冯·诺依曼结构在内存和寄存器之间传输数据,提高了数据的传输效率,加快了程序的执行速度。另外,ADM5120还集成了多种外围部件,主要有:PCI(Peripheral Component Interconnect)总线接口,5个100 Mb/s的以太网接口,并且还配置了ADM5120内置的PHY芯片,内嵌了16 MB/85 MHzSDRAM存储器,给系统设计提供了很大的方便。

  在本系统中,微控制器接口(非缓冲接口)与VINETIC,FALSH-RAM,SDRAM并行连接,并分别使用8 B,16 B,32 B的总线宽度。ADM5120通过微控制器接口控制与之相连的VINETIC并将语音数据从WLAN接口传给VINETIC,反之亦然。ADM5120的通用输入/输出端口GPIOs控制VINETIC的复位信号并为VINETIC生成片选信号,同时GPIOs还作为VINETIC准备功能和中断信号的输入。而连接到ADM5120的LED指示灯显示WAN口和LAN口连接状态以及模拟输出接口的模拟线路状态。

  1.3 VINETIC语音模块

  VINETIC(Voice and Internet EnhanceTelephony Interface Circuit)是Infineon公司的一款语音处理模块,它将编解码器和语音处理功能集成在一起,能达到与传统语音服务相同的语音质量。VINETIC处理模拟电话信号,语音压缩包,并提供实时压缩包的缓冲,具有自适应回声抵消,静音检测,DTMF信号产生、译码等功能。

  VINETIC芯片的主接口电路如图2所示。其中4和5为片选输入端;AD0~AD7:双向的输入/输出信号,相应的引脚有3种运行状态:低电平、高电平或高阻抗,当CSQ为高电平时,DOUT呈高阻状态,此时需要外接10 kΩ的上拉电阻;28和29输出数字电平,漏极开路,相应的引脚有2种运行状态:低电平有效或三态,并允许多个设备共享为线或。芯片供电电路部分:66外接锁相环路,此锁相环重要地影响到芯片的总性能,因此应特别注意对锁相环供电的滤波器;64将锁相环接地。

  

1.4 存储模块

  系统存储模块包括1块NOR FLASH芯片MX29LV320和2块SDRAM芯片W986432DH。MX29LV320的引脚分布如图3所示。

  

 

  其中A0~A20:地址输入;DQ0~DQ14:数据输入/输出;DQ15/A-1:DQ15(按字模式进行数据的输入/输出),A-1(按字节模式进行最低有效位地址输入);CE:切片启动输入;WE:写启动输入;OE:输出启动输入;RESET:硬件重启引脚,低电平有效;RY/BY:读/忙输出,连接到主处理器ADM5120的RDY引脚以提高速度。

  W986432DH的引脚分布如图4所示。其中A0~A10:地址引脚;BS0和BS1:存储体选择;DQ0~DQ31:数据输入/输出的复用引脚;RAS:行地址选通;CAS:列地址选通;WE:允许写入,命令输入,当在RAS时钟上升沿取样时,CAS和WE确定操作将被执行;DQM0~DQM3:输入/输出掩码,当DQM在读周期高电平采样时输出缓冲区置于高阻抗(2个时延),而在写周期采样将零时延地阻止写操作;CLK:在时钟上升沿抽样输入;CKE:时钟启动,当CKE为低时,进入掉电模式、暂停模式或自我充电模式。

  2 系统软件的设计与实现

  系统软件设计的整体架构如图5所示,其在无线局域网内实现了基于ADM5120的UDP方式点对点通讯和广播通讯。UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。众多的客户/服务器模式的网络应用例如网络视频会议系统等都需要使用UDP协议。UDP协议直接位于IP(网际协议)协议的顶层,属于网络协议中的传输层协议。由于UDP协议不需建立连接,具有效率高、速度快和占用资源少等优点,应用于消息通信和实时系统中可以提高系统传输数据的效率。UDP具有组播和广播功能,是分发信息的一个理想协议。本系统还移植了一种基于ADM5120的嵌入式Web服务器boa,实现了对VoIP系统进行基于B/S方式的Web配置。

  

 

  2.1 点对点通讯的实现

  在本系统中,在一个网段内的任意两个应用程序之间可以进行全双工通信,每个应用程序既可做为服务器又可做为客户端。其UDP编程步骤如图6所示,以下是两个应用程序A和B之间进行点对点通讯的具体实现过程:

  

 

  (1)双方分别建立socket,调用socket函数:

  s=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0)

  SOCK_DGRAM表示套接字类型为数据报套接字,即采用UDP协议进行通信。

  (2)绑定已设置好的自己的地址和端口信息,调用bind函数:

  bind(s,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(structsockaddr))

  (3)将select函数置于阻塞状态,直到监视文件描述符集合rfds中某个文件描述符发生变化为止:

  select(pCtrl->rwd+1,&rfds,IFX_NULL,IFX_NULL,NULL)

  (4)数据传输:sendto()和recvfrom()用于在无连接的数据报socket方式下进行数据传输。由于本地socket并没有与远端机器建立连接,所以在发送数据时应指明目的地址。如图6所示,A作为发送方,通过其套接字用函数sendto()将其服务请求数据发送到接收方B的指定端口,B通过其套接字用函数recvfrom()接收数据,处理好服务请求后又将服务应答发回A,此时A便成了接收方,A接收应答后还可继续发送数据给B。

2.2 广播通讯的实现

  广播和多播都用于实现向多个接收者发送UDP数据报,但是广播不像多播那样在接收端有复杂的控制过程,因而实现比多播简单的多。以下广播通讯的实现均在点对点通讯的基础上实现的。

  在发送方,只需要设置套接字socket的选项为允许发送广播,然后在发送时指定目的IP为广播地址即可。具体地,允许socket广播通过setsockopt函数设置广播选项来实现,当setsockopt参数optname为SO_BROADCAST时,表示打开或禁止从该socket广播,当参数optval为1时允许广播,为0时禁止广播。

  系统编程实现广播的部分源码为:

  int bBroadcast=1:

  setsockopt(pCtrl-->nAdminSocket,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&bBroadcast,sizeof(bBroadcast));

  setsockopt(pConn-->nUsedSocket,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&bBroadcast,sizeof(bBroadcast));

  tO_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(WIRLESS_IP_BROADCAST);

  /*WIRLESS_IP_BROADCAST为广播地址,其值是将网络接口(本系统为ath0)IP地址的主机ID部分设置为全1,网络ID部分不变而得到*/

  tO_addr.sin_family=AF_INET;

  据文献[7]所讲,在接收方,一般不需做任何改动即可收到广播。但在本系统实现的实验过程中,当将socket绑定到非INADDR_ANY的IP地址时,接收方无法收到广播,并且没有任何错误指示,即需要绑定本地端口地址到通配地址INADDR_ANY才可接收广播:

  my_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

  另外,本系统还实现了广播强插功能,即不管用户当前处于摘机、拨号状态,还是处于通话状态,当有广播来电时,都断开原来的连接而与广播主叫建立新的连接(用户不用挂机)。为了防止通话混乱,本系统设定同一时刻只有拥有广播控制权的用户有发言权,而其他用户能听不能说,当其他用户想发言时,只要按下“*”键就抢到了广播控制权,最后只有当拥有广播控制权的用户挂机时,广播才停止,而任一其他用户挂机,不影响广播通讯继续进行。

  系统编程实现广播强插的部分源码见表1和表2。

  

 

  

 

  3 结 语

  该系统设计完成后,成功地应用于常德市某一电厂,进行生产调度,系统能实现点对点通讯和广播通讯,并且通话质量良好,基本无杂音和抖动。

本系统因自带无线网卡可以自组织网络,它可以作为一种无线指令调度机被应用到通信蔽塞的工厂,另外还可外接喇叭自动接听电话,机器操作员不用停下手中的工作就可照指令进行相应的操作。另外,本系统应用可拓展性好,如:系统可通过PCM通道进行FXO连接从而实现与传统PSTN互通(见图1);在本系统上移植SIP协议栈便可实现与WIFI手机互通;将本系统整合到Ad Hoc网络中,基于Ad Ioc网络的各类移动终端设备便可应运而生,因此本系统具

[1] [2]

关键字:无线  VoIP系统  IP通话  功能

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0301/article_14660.html
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