【正文】 15 第四章 嵌入式 VoIP 終端開發(fā)平臺(tái)的搭建 ....................................... 16 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................... 16 CPU ........................................................ .. 16 存儲(chǔ)器 ..................................................... .. 17 以太網(wǎng)模塊 ................................................. .. 17 音頻模塊 ................................................... .. 17 操作系統(tǒng)的移植 ..................................................... 18 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)模式 ....................................... .. 18 開發(fā)環(huán)境的建立 ............................................. .. 20 第五章 嵌入式 VoIP 終端軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ..................................... 21 SIP 模塊 ............................................................ 21 oSIP ....................................................... .. 21 eXosip ..................................................... .. 24 RTP 模塊 ............................................................ 25 語音處理模塊 ....................................................... 26 目 錄 IV 主控程序 ........................................................... 27 第六章 系統(tǒng)測(cè)試 ............................................................ 30 測(cè)試環(huán)境 ........................................................... 30 測(cè)試方案與結(jié)果 ..................................................... 30 測(cè)試結(jié)論 ........................................................... 32 第七章 總結(jié)與展望 .......................................................... 33 本文的研究工作 ...................................................... 33 進(jìn)一步的工作 ........................................................ 33 致 謝 ..................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ................................................................... 36 附錄 A 2440 實(shí)物圖 ........................................................ 37 1 第一章 緒論 引言 VoIP （ Voice Over IP ）， 也 稱 IP 電 話 ， 它 是 利 用 基 于 分 組 交 換 的 IP（ Inter/Intra）數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語音信號(hào) 傳輸?shù)囊环N技術(shù)。嵌入式 VoIP 終端作為嵌入式技術(shù)與 VoIP 技術(shù)的結(jié)合，有著廣闊的發(fā)展前景。然而，目前大多數(shù)終端的研究都集中在軟終端上，對(duì)于嵌入式終端的研究還存在 較多問題，例如 SIP 信令控制復(fù)雜、硬件相關(guān)性較大和通用性不好 等 。 SIP 信令技術(shù)必將成為日后網(wǎng)絡(luò)信令技術(shù)發(fā)展方 向。 在進(jìn)行語音傳輸之前，需要 使用 信令技術(shù)建立語音 連接和協(xié)商技術(shù)協(xié)商 連接雙方的語音編碼格式，本系統(tǒng)中采用會(huì)話初始化協(xié)議 (SIP)作為信令協(xié)議 ，采用媒體協(xié)商技術(shù)（ SDP）作為協(xié)商協(xié)議 ， 采用 RTP 協(xié)議作為語音傳輸協(xié)議， 本章將詳細(xì)闡述這些關(guān)鍵技術(shù)。 注冊(cè)服務(wù)器接受終端的注冊(cè)請(qǐng)求，記錄終端的 SIP 地址 (SIP URL)和 IP 地址，注冊(cè)服務(wù)器通常與代理服務(wù)器或重定向服務(wù)器位于同一物理實(shí)體中。主叫被叫雙方都可以發(fā)送請(qǐng)求，相當(dāng)于電話系統(tǒng)中的掛機(jī)操作。 ReasonPhrase 是對(duì)狀態(tài)碼的簡(jiǎn)單的文本描述。一般的消息主體使用 SDP 協(xié)議，其細(xì)節(jié)見 RFC2327[5]。等號(hào)兩邊不能有空格。 r= * (zero or more repeat times). 媒體描述 ： m = (media name and transport address) 。 RTP 報(bào)頭包含有支持這些服務(wù)所需要的信息，然后由客戶端應(yīng)用程序根據(jù)這些信息提供相應(yīng)的服務(wù)。識(shí)別該數(shù)據(jù)包中的有效載荷的貢獻(xiàn)江蘇大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 源。 所以說，為了可靠、高效地傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， RTP 和 RTCP 必須配合使用，通常RTCP 包的數(shù)量占所有傳輸量的 5％。在 Linux 上開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件一般不用從頭做起，而是可以選擇一個(gè)類似的自由軟件作為原型，在其上進(jìn)行二次開發(fā)。 S3C2440 帶有豐富的片上資源，主要包括 : ● 1 個(gè) LCD 控制器 (支持 STN 和 TFT 液晶顯示屏 ) ● SDRAM 控制器 ● 3 通道 UARI， ● 2 通道 SPI ● 具有外部請(qǐng)求引腳的 4 通道 DMA 第 四 章 嵌入式 VOIP 終端開發(fā)平臺(tái)的搭建 17 ● 4 個(gè)具有 PWM 功能的計(jì)時(shí)器和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘 ● 觸摸屏接口 ● 125 總線接口 ● 2 個(gè) USB Host 接口， l 個(gè) USB Device 接口 () ● SD 和 MMC 接口 ● 看門狗電路 ● 117 位通用 FO 口和 24 位外部中斷源 ● 8 通道 10 位 ADC 控制器 S3C2440 集成了具有日歷功能的 RTC 和具有 PLL(MPLL 和 UPLL)的芯片時(shí)鐘發(fā)生器。而內(nèi)存管理，進(jìn)程管理，圖形界面等高級(jí)功能由硬件無關(guān)層處理 [15]。用一根網(wǎng)線連接宿主機(jī)的網(wǎng)口與 2440 上的網(wǎng)口，用與傳輸 IP 數(shù)據(jù)包。協(xié)議棧層擔(dān)負(fù) SIP 消息解析， UAS 和 UAC 事務(wù)處理，多媒體流傳輸?shù)热蝿?wù)。圖 詳細(xì)說明了 ICT 狀態(tài)機(jī)。 (3)將數(shù)據(jù)和時(shí)間戳一起交由協(xié)議棧發(fā)送處理 。初始化結(jié)束后，調(diào)用 eXosip 庫(kù)中的 INVITE 請(qǐng)求子函數(shù)，向被叫方發(fā)送帶有 SDP 協(xié)商消息的 INVITE 信令消息。 圖 是 Wireshark 抓取的相關(guān)報(bào)文列表。發(fā)送或接受 語音流時(shí)將需要使用的 MS_FILTER 按順序使用 Ms_Filter_Link 連接起來，即可完成語音從采集到編碼再到發(fā)送或從接受到解碼到播放 的任務(wù)。 RTP 和 UDP 二者共同完成運(yùn)輸層協(xié)議功能 :RTP 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包按時(shí)間標(biāo)記和封裝 。由于狀態(tài)機(jī)模塊的重要性，下面將詳細(xì)介紹 oSIP 的狀態(tài)機(jī)模塊。輸入以下命令，開始編譯內(nèi)核： make zImage 將最終生成的 zImage 內(nèi)核文件燒入開發(fā)板，本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境就搭建完成了 。目標(biāo)機(jī) (Target)可以是嵌入式應(yīng)用軟件的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，也可以是能夠替代實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的仿真系統(tǒng)，軟硬件資源通常都比較有限。該芯片工作電壓為 3V，集 成 ADC和 DAC，提供 1 路立體聲音頻輸出、 1 路 MIC(可支持錄音 )和 1 路 LINEIN。 CPU 圖 ARM920T 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ARM920T 核由 ARM9TDMI、 MMU 和高速緩存三部分組成。 第三章 嵌入式 VoIP 終端系統(tǒng)總 體設(shè)計(jì)方案 15 Linux 能夠支持 X8 ARM、 MIPS、 ALPHA、 PowerPC 等多種體系結(jié)構(gòu)，目前已經(jīng)成功移植到數(shù)十種硬件平臺(tái)，幾乎能夠運(yùn)行在所有流行的 CPU 上。前兩種功能要求所有參加者發(fā)送 RTP 包，因 此，為了 RTP 擴(kuò)展到大規(guī)模數(shù)量，速率必須受到控制。 SSRC(Synchronous Source)：同步源。因此 RTP 通常配套使用 RTCP協(xié)議。 b= * (bandwidth information) 。 SDP 必須傳達(dá)的信息包括：會(huì)話名稱和目的，該會(huì)話活動(dòng)的時(shí)間，組成該會(huì)話的媒體種類，接收這些媒體的控制信息 (如地址、端口、格式、帶寬以及會(huì)議管理人員資料等等 )。 4. 消息體 請(qǐng)求可能包含消息體信息，除非特別指出，消息體的解釋取決于請(qǐng)求方法。 其他 SIP 擴(kuò)展請(qǐng)求方法見 RFC 文檔。 RFC3261[10]版本的 SIP 協(xié)議定義了六種方法： (a) INVITE：該方法邀請(qǐng)其他用戶加入會(huì)話，相應(yīng)的消息體是對(duì)會(huì)話的描述，通常是采取與 SIP 配套的 SDP 協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 (Network Server， NS) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主要分為代理服務(wù)器 (Proxy Server 或 Proxy)、重定向服務(wù)器 (Redirect Server)和注冊(cè)服務(wù)器 (Register Server)3 種 [7]。 第六章系統(tǒng)測(cè)試，描述了 對(duì)嵌入式 VoIP 終端原型進(jìn)行的測(cè)試。微軟的視窗 (Windows)操作系統(tǒng)中的 MSN Messenger 采用的也是 SIP 協(xié)議。如果將 VoIP 和 PSTN((Public Switched Telephone Network, 公共 交換 電話網(wǎng)絡(luò) )兩者都使用傳輸速率為 64kbit/s 的帶寬時(shí)，VoIP 的效率是 PSTN 的 5～ 8 倍 [1]。 JIANGSU UNIVERSITY 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 基于嵌入式 LINUX 的 VoIP 終端設(shè)計(jì) Design of VoIP Terminal Based On Embedded Linux 學(xué)院名稱： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 通信工程 0503 班 學(xué)生姓名： 談笑然 指導(dǎo)教師姓名： 周蓮英 指導(dǎo)教師職稱： 教 授 2020 年 6 月摘 要 I 基于嵌入式 LINUX 的 VoIP 終端設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)：通信工程 0503 班 學(xué)生姓名： 談笑然 指導(dǎo)教師： 周蓮英 職 稱：教 授 摘要 VoIP 是指利用 IP 網(wǎng)絡(luò)傳送話音的技術(shù)，也稱網(wǎng)絡(luò)電話或 IP 電話。再加上分組交換的計(jì)費(fèi)方式與距離的遠(yuǎn)近無關(guān)，自然就大大節(jié)省了長(zhǎng)途通信費(fèi)用。在嵌入式終端方面，隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，嵌入式技術(shù)與SIP 技術(shù)的結(jié)合越來越受到關(guān)注，國(guó)外的個(gè)別機(jī)構(gòu)也已開始了這方面的研究，如法國(guó) Cegetel 公司曾演示了一套 SIP 多媒體消息系統(tǒng)，采用這套系統(tǒng)后，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、筆記本和移動(dòng)電話都可以非常方便地通過公網(wǎng)通信，但是這些終端在信令控制和通用性上還有待提高。說明了 測(cè)試的測(cè)試環(huán)境、測(cè)試方法并記錄了測(cè)試結(jié)果 。 Proxy 提供路由功能，負(fù)責(zé)將 SIP 用戶請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的下一跳，可能是另一個(gè)Proxy，也可能是最終用戶。描述的內(nèi)容包括主叫可以接收的媒體類型，可以發(fā)送的媒體類型以及相關(guān)參數(shù)。 2. 響應(yīng) SIP 響應(yīng)開始行也是狀態(tài)行，其格式包括協(xié)議版本，數(shù)字狀態(tài)碼（其后有文本短語描述），三者分別通過一個(gè)空格分開，結(jié)束是 CRLF。對(duì)于響應(yīng)消息，請(qǐng)求方法和響應(yīng)狀態(tài)碼取決于消息體的類型和解釋。 SDP 描述內(nèi)容及其格式 SDP 會(huì)話描述采用 RFC2044 中的 ISO10646 字符集。 z= * ( time zone adjustments) 。 RTCP 是 RTP 的控制協(xié)議，它用于監(jiān)視業(yè)務(wù)質(zhì)量、與正在進(jìn)行的會(huì)話者 傳送信第二章 VOIP 的技術(shù)原理 11 息并提供擁塞控制