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VoIP語(yǔ)音卡在路由器中的應用及硬件設計
摘要：介紹了VoIP語(yǔ)音卡在路由器中的應用，詳細描述了一款應用于路由器的語(yǔ)音卡的硬件結構及其工作方式。１ ＶｏＩＰ在路由器中的應用
近年來(lái)，ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）給通信市場(chǎng)帶來(lái)了強大的沖擊。ＩＰ語(yǔ)音業(yè)務(wù)推出后，由于其在通話(huà)費用上比傳統電話(huà)具有突出的優(yōu)勢，因而受到了廣泛歡迎。ＶｏＩＰ技術(shù)在路由器中應用，可以大大節省有多個(gè)部門(mén)在不同地方辦公的企業(yè)或機構的電話(huà)費用。圖１為一個(gè)ＶｏＩＰ路由器在公安分局與派出所間應用的方案。
派出所網(wǎng)點(diǎn)的路由器ＤＣＲ－２５０１Ｖ和ＤＣＲ－２５０９Ｖ使用ＦＲ（幀中繼）或ＤＤＮ線(xiàn)路同分局的ＤＣＲ－３６６０實(shí)現互連，各網(wǎng)點(diǎn)的計算機可通過(guò)路由器連接分局的局域網(wǎng)或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，實(shí)現數據通信；同時(shí)，ＤＣＲ－２５０１Ｖ或ＤＣＲ－２５０９Ｖ通過(guò)ＦＸＳ語(yǔ)音端口連接普通電話(huà)機，分局路由器通過(guò)Ｅ＆Ｍ接口和ＰＢＸ連接，這樣既可以實(shí)現內部各部門(mén)間的數據通信，同時(shí)還可進(jìn)行零費用的語(yǔ)音通話(huà)。
ＶｏＩＰ在費用上呈現巨大優(yōu)勢的原因在于其利用了計算機通訊的分組化、數字化傳輸技術(shù)，先對語(yǔ)音數據按照一定的語(yǔ)音壓縮標準進(jìn)行壓縮編碼處理，然后把這些數據按ＩＰ相關(guān)協(xié)議打包，再將數據包通過(guò)ＩＰ網(wǎng)絡(luò )傳輸到接收端，接收端將這些以不同順序到達的數據包按其本身順序串起來(lái)，并經(jīng)過(guò)解碼解壓恢復出原來(lái)的語(yǔ)音信號。與傳統的語(yǔ)音業(yè)務(wù)相比，ＶｏＩＰ在時(shí)間延遲、話(huà)音質(zhì)量等方面存在缺陷�？梢圆捎靡恍┫冗M(jìn)的協(xié)議如資源預留協(xié)議（ＲＳＶＰ）和不同類(lèi)型服務(wù)（Ｄｉｆｆｓｅｒｖ）等方案來(lái)盡可能的優(yōu)化語(yǔ)音數據包的傳輸，以減少傳輸延遲和擁塞。
目前，ＶｏＩＰ的標準主要有國際電信聯(lián)盟技術(shù)部（ＩＴＵ－Ｔ）建議的Ｈ．３２３系統和ＩＥＴＦ建議的會(huì )話(huà)發(fā)起協(xié)議（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＳＩＰ）系統兩種。前者主要在電信網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現多媒體業(yè)務(wù)制訂，技術(shù)已趨成熟。后者基于動(dòng)態(tài)的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ模式建網(wǎng)，是基于軟交換技術(shù)的面向網(wǎng)絡(luò )會(huì )議和電話(huà)的簡(jiǎn)單信令協(xié)議。在我國，主要選用Ｈ．３２３技術(shù)標準來(lái)實(shí)現ＶｏＩＰ，在Ｈ．３２３系列標準中，音頻壓縮編碼標準有Ｇ．７１１、Ｇ．７２２、Ｇ．７２３和Ｇ７２９等。
本文將介紹一種已經(jīng)應用于路由器產(chǎn)品中的ＶｏＩＰ語(yǔ)音卡的硬件設計和工作原理。
２ ＶｏＩＰ語(yǔ)音卡硬件結構
該語(yǔ)音卡基于ＡｕｄｉｏＣｏｄｅｓ公司的ＶｏＰＰ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｐａｃｋｅｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，即語(yǔ)音包處理器）ＡＣ４８３０２設計，采用ＰＣＩ接口界面，可提供兩個(gè)ＦＸＳ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）語(yǔ)音／傳真接口，可以方便靈活地應用于本公司開(kāi)發(fā)的系列路由器中，實(shí)現ＶｏＩＰ功能。其硬件結構框圖如圖２所示，以下介紹各部分硬件的原理和作用。
２．１ ＰＣＩ接口
路由器主板與語(yǔ)音卡之間通過(guò)ＰＣＩ總線(xiàn)連接，便于通用。采用了ＰＣＩ接口芯片ＰＬＸ９０３０實(shí)現語(yǔ)音卡本地總線(xiàn)（ＨＰＩ）與ＰＣＩ總線(xiàn)之間的轉換。由于語(yǔ)音卡上數據流量不大，不需要利用如ＤＭＡ方式主動(dòng)向路由器主板上的Ｍｅｍｏｒｙ空間傳遞數據。因此，語(yǔ)音卡工作于ＰＣＩ的從模式方式，ＡＣ４８３０２通過(guò)中斷方式接收或發(fā)送語(yǔ)音數據，ＰＣＩ總線(xiàn)的數據寬度和速度為３２位／３３ＭＨｚ。
２．２ ＣＰＬＤ部分
ＡＣ４８３０２采用８位并行的主處理器接口ＨＰＩ與外部ＣＰＵ（即路由器ＣＰＵ）進(jìn)行數據交換。在本設計中，ＨＰＩ接口與ＰＬＸ９０３０的本地總線(xiàn)接口時(shí)序稍有差別，經(jīng)過(guò)ＣＰＬＤ進(jìn)行調整。另外，路由器ＣＰＵ還可通過(guò)ＣＰＬＤ控制ＣＯＤＥＣ和ＳＬＩＣ芯片。
２．３ ＡＣ４８３０２芯片
ＡＣ４８３０２是ＡｕｄｉｏＣｏｄｅｓ公司推出的一款低功耗、低價(jià)格的雙通道語(yǔ)音包處理器，其內部集成了一個(gè)ＤＳＰ內核。該芯片的主要特性如下：
·支持兩個(gè)通道的語(yǔ)音壓縮編碼，語(yǔ)音壓縮標準包括Ｇ．７２９Ａ、Ｇ．７２３．１、Ｇ．７２７、Ｇ．７２６、Ｇ．７１１。
·兼容Ｔ．３８或ＦＲＦ．１１傳真中繼（２．４～１４．４ｋｂｐｓ）。
·呼叫ＩＤ產(chǎn)生和檢測，呼叫進(jìn)程和用戶(hù)定義語(yǔ)音的檢測和產(chǎn)生。
·兼容Ｇ．１６８的２５ｍｓ回聲消除。
·高性能的有效語(yǔ)音檢測（ＶＡＤ）和舒適噪聲產(chǎn)生（ＣＮＧ）。
·ＤＴＭＦ檢測和產(chǎn)生。
·Ａ律／μ律可選的Ｃｏｄｅｃ接口，具有輸入輸出增益控制。
·ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ接口。
·并行的主處理器接口（ＨＰＩ）。
ＡＣ４８３０２各部分硬件接口如圖３所示。
圖4 AC48302 HPI存儲器的映射關(guān)系
２．３．１ 語(yǔ)音接口（Ｖｏｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
語(yǔ)音接口提供未壓縮的語(yǔ)音、傳真數據的輸入輸出通道。語(yǔ)音接口對外提供四根信號線(xiàn)構成ＰＣＭ總線(xiàn)，直接連接外部ＣＯＤＥＣ芯片的ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ。這四根信號線(xiàn)為ＰＣＭＩＮ、ＰＣＭＯＵＴ、ＰＣＭＣＬＫ、ＰＣＭＦＳ。ＰＣＭＩＮ輸入從ＣＯＤＥＣ送來(lái)的ＰＣＭ信號，ＡＣ４８３０２內部的ＤＳＰ按照相應標準（如Ｇ．７２９）壓縮后從ＨＰＩ口交給路由器ＣＰＵ轉發(fā)。ＰＣＭＯＵＴ則相反，ＡＣ４８３０２將路由器ＣＰＵ送來(lái)的語(yǔ)音數據按照合適的
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