傳統(tǒng)的電話網(wǎng)是以電路交換的方式傳輸語音信號的,，它需要的基本帶寬為64kbit/s。據(jù)統(tǒng)計,，在正常通話情況下,，大約只有40％的時間為有聲期，其余時間電路均為空占,，網(wǎng)絡帶寬利用率不高,。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的不斷完善,，基于分組交換的數(shù)據(jù)通信成為最重要的通信方式,。而要在基于IP的分組網(wǎng)絡上傳輸語音，就必須對模擬的語音信號進行特殊處理,，使處理后的信號可以適合在面向無連接的分組網(wǎng)絡上傳輸,，這就是分組語音技術(shù)。本文介紹的就是一種基于TMS320VC5409的IP電話設計,。
G..728編碼標準
語音編碼技術(shù)是IP電話的核心技術(shù)之一,，編碼質(zhì)量的好壞直接關系到IP電話的通話質(zhì)量。
G .728標準的語音編碼算法是16kbit/s的聲碼器編碼標準,，采用低時延碼本激勵線性預測(LD-CELP)技術(shù),。線性預測器使用的是反饋型后向自適應技術(shù)，預測器系數(shù)是根據(jù)上一幀的語音量化數(shù)據(jù)進行更新的,，因此算法時延較短,，為0. 625ms，相當于5個采樣點時間,，這也是G .728的幀長時間,。由于使用反饋型自適應技術(shù)，因此預測器系數(shù)不需傳送,，唯一需要傳送的是激勵信號量化值,，也就是碼本索引值。G .728標準的語音編碼算法的碼本總共有1024個矢量,，索引需占10個比特,，因此其比特率為10/0.625=16kbit/s。
G .728標準的語音編碼的主要特點有：
*算法時延短,，僅為0. 625ms,；
*一路編碼時延小于2ms；
*傳輸比特率為16kbit/s,；
*MOS值為4. 173,，達到了長途通信質(zhì)量,。
由于G .728標準的語音編碼算法的時延短，語音傳輸比特率可以滿足IP電話的應用要求,，所以我們選用G . 728標準的語音編碼算法作為IP電話的編碼算法,。
硬件系統(tǒng)設計
系統(tǒng)的主要作用是充分利用DSP高速數(shù)據(jù)處理能力,，減輕計算機CPU的負擔,；語音的錄入和輸出系統(tǒng)也單獨分離出來,，這樣可以更好地和DSP進行數(shù)據(jù)傳輸，減少不必要的中間環(huán)節(jié),，減少時延,。最后，通過高速的PCI總線,，將數(shù)據(jù)傳送給計算機,。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，各模塊的具體功能見表1所示,。
圖1 系統(tǒng)框圖
DSP與FLASH的通信
由于TMS320VC5409的I/0接口電壓為3. 3V,，而AM29F101B的接口電壓為5V，所以在接口部分需要進行電壓轉(zhuǎn)換,，并且AM29F101B的片選信號()和輸出使能信號()需要地址譯碼,。這些工作均由一片復雜的可編程邏輯器件(CPLD)來完成。
由于AM29F101B的接口速度較慢,，所以TMS320VC5409和AM29F101B之間的接口必須插入軟件等待狀態(tài),，具體要插入的軟件等待狀態(tài)數(shù)目可以由數(shù)據(jù)手冊計算得到或者是調(diào)機時由試驗得到。TMS320VC5409與AM29F101B之間的接口電路如圖2所示,。
圖2 DSP和FLASH的接口電路
DSP與ADC,、DAC之間的通信
本系統(tǒng)所選用的G.728標準的語音編碼算法需要8kHz的采樣速率，所以這里我們對ADC和DAC要求就是最高采樣率或轉(zhuǎn)換時間不低于8kHz,。
根據(jù)語音信號的特點,，我們選用TI公司的TLC32044芯片，這是一片集成了ADC和DAC功能的芯片,。它的最高轉(zhuǎn)化速率為19.2kHz,，轉(zhuǎn)換位數(shù)為14位，輸入電壓帶范圍可調(diào),，有標準同步串口,，還有輸入濾波器和輸出重構(gòu)濾波器，這樣可以省去模擬濾波器的設計,。TMS320VC5409與TLC32044的接口電路如圖3所示,。
圖3 DSP與DAC、ADC的接口電路
圖4 DSP與雙端口RAM的接口電路
圖5 PC19025雙端口RAM接口電路
DSP與雙端口RAM之間的通信
為了體現(xiàn)PCI總線速度快的優(yōu)點,，我們選用速度較快的雙端口RAM CY7C133-25,，最大傳輸速率為25ns,。雙端口RAM在DSP的數(shù)據(jù)空間的地址映射為8000H-87FFH。
這里需要強調(diào)的是雙端口RAM的BUSY信號,。我們并不使用這個信號，因為我們分別對雙端口RAM的不同部分進行操作,，所以避免了可能發(fā)生的任何沖突,，因此省去了BUSY信號，BUSY信號懸空,。電路的電壓轉(zhuǎn)換和地址譯碼同樣由CPLD來完成,。
PCI9052與雙端口RAM之間的通信
DSP的任務是完成語音的編碼和解碼，然后再通過PCI總線與計算機進行數(shù)據(jù)交換,。這里我們使用了PCI接口芯片PCI9052,。所以，問題就變成了DSP與PCI9052之間的通信,。DSP與PCI9052之間用一片雙端口RAM(容量為2k×16bit)進行數(shù)據(jù)交換,。
由于PCI9052具有5個局部地址空間和4個局部設備片選信號，所以連線變得相當簡單,，我們只需要將雙端口RAM映射到其中一個局部地址空間,，然后使用其中的一個片選信號連接到雙端口RAM的，最后將PCI9052的讀寫信號(R/W)和對應連接到雙端口RAM的R/W和,。這樣就省去了地址譯碼等外圍邏輯電路,。
軟件系統(tǒng)設計
IP電話系統(tǒng)要實
現(xiàn)的算法就是語音編碼算法，還要完成與計算機的數(shù)據(jù)交換,。軟件部分的主要作用是用嵌入式操作系統(tǒng)中的TCP/IP協(xié)議對需要傳送的語音編碼信號進行打包,，再通過計算機上的網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)通過Internet傳送到接收方，并把接收到的TCP/IP包還原為原來的語音編碼信號,，最后通過PCI總線傳輸給DSP進行語音解碼,。
結(jié)語
實踐證明，本系統(tǒng)設計方案的主要優(yōu)點是對計算機硬件的要求不高,，處理速度快,，語音的輸入輸出系統(tǒng)單獨集成，信噪比(SNR)高,，具有相當?shù)倪m用和推廣價值,。