【正文】 (包括地址信息和控制信息 )要耗去 7kb/s左右的帶寬 ,如果有些 IP路由器支持 IP包頭的壓縮 ,那么帶寬損耗可以降低 23kb/s。在電話通信中 ,平均來說 ,每一方說話的時(shí)間和聽對(duì)方說話的時(shí)間大體上各占一半 ,加上說話時(shí)還有停頓間隙 ,因此任一方對(duì)線路的占用率大約只有 40%左右。而在分組交換中 ,由于傳輸通道是統(tǒng)計(jì)復(fù)用的 ,因此在通話者不講話時(shí)就可以不發(fā)送話音分組 ,從而進(jìn)一步降低語音比特率。檢測(cè)的基本原理是判斷話音信號(hào)能量 ,當(dāng)?shù)陀谝欢ㄩT限值就認(rèn)為是靜默狀態(tài)。一是如何在噪聲較大的環(huán)境中檢測(cè)靜音 ,二是“剪音”問題。其原因是通話者從說話到靜默以及從靜默到說話的檢測(cè)都有一定時(shí)間和一定判斷門限的 ,因此當(dāng)通話者從靜默剛剛轉(zhuǎn)為說話時(shí) ,開始一段微弱話音就可能被作為靜默丟棄了。由于低比特率聲碼器都是基于線性預(yù)測(cè)編碼原理 ,其當(dāng)前值是通過前歷史值線 性組合而得 ,因此通過內(nèi)插的方法不難得到丟失分組的近似估計(jì)值‘實(shí)際試驗(yàn)表明 ,如果Inter 電話話音分組丟失兩個(gè)以上 ,則可能此時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)很差 ,將會(huì)有一大堆分組丟失。所幸的是 ,話音通信對(duì)分組丟失的容忍性遠(yuǎn)比數(shù)據(jù)通信強(qiáng) ,一般不會(huì)影響通話的可懂度。其原因是混合線圈中有一部分信號(hào)漏 到對(duì)端反回到 IP 電話 ,如果傳輸時(shí)延較長(zhǎng) ,發(fā)話者就會(huì)感到明顯的回聲 ,嚴(yán)重干擾通話 ,因此需要采用回波抵消方法來消除回波。 IP 電話的控制協(xié)議 媒體的傳輸技術(shù)保證了語音的傳輸 ,而控制協(xié)議則保證電話呼叫的順利實(shí)現(xiàn)和語音質(zhì)量 ,并且可以實(shí)現(xiàn)各種高級(jí)的電話業(yè)務(wù)。下面對(duì)這兩種協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 24 ITU 以前有關(guān)多媒體協(xié)議的基礎(chǔ)上 ,包括用于ISDN 的 ,用于 BISDN 的 GSTN 終端的 。相關(guān)的協(xié)議包括用于控制的 ,用于建立連接的,用于大型會(huì)議的 H332,用于補(bǔ)充業(yè)務(wù)的 、 ,有關(guān)安全的 ,與電路交換業(yè)務(wù)互操作的 。它不依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ,獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái) ,支持多點(diǎn)功能、組播和帶寬管理。 、視頻、數(shù)據(jù) 和控制信息。 : l)圖像編碼 :、 。 3)數(shù)據(jù)通信 :。 5)系統(tǒng)控制 :(包括打開或關(guān)閉一個(gè)呼叫、功能協(xié)商等 )。 SIP 雖然 ,但是 控制協(xié)議非常復(fù)雜。 ,且建立呼叫時(shí)間比較長(zhǎng)。它不象 ,而是只提供會(huì)話或呼叫的建立與控制功 25 能。 sIP 既支持閃單點(diǎn)發(fā)送也支持多點(diǎn)發(fā)送 ,會(huì)話參加者和媒體種類可以隨時(shí)加入一個(gè)已存在的會(huì)議。與 是 :SIP 是一種基于文本的協(xié)議 ,用 SIP 規(guī)則資源定位語言描述 (SIP Uniform Resoure Locators),這樣易于實(shí)現(xiàn)和調(diào)試 ,更重要的是靈活性和擴(kuò)展性好。SIP 還有建立呼叫快 ,支持傳送電話號(hào)碼的特點(diǎn)。進(jìn)入七十年代以來 ,隨著計(jì)算機(jī)、大規(guī)模集成電路(LSL)和超大規(guī)模集成電路 (VLSL)以及微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,數(shù)字信號(hào)處理無論在理論上還是在工程應(yīng)用中 ,都是目前發(fā)展最快的學(xué)科之一 ,并且日趨完善和成熟。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,其研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷地發(fā)展和擴(kuò)大。 歸納起來 ,它有以下 4個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn) : (l)精度高。 (3)可靠性高。 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法 ,可以分為 3類 : (l)軟件實(shí)現(xiàn)法。 26 (3)軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)法。當(dāng)高速運(yùn)算時(shí) ,不但不能同時(shí)取指令和取操作數(shù) ,而且會(huì)造成傳輸 通道上的瓶頸現(xiàn)象。而且 ,還允許在程序空單間和數(shù)據(jù)空間之間相互傳送數(shù)據(jù) ,即改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。如 TMS32OC54x 內(nèi)部有 P、 C、 D、 E等 4條總線 (每條總線又包括地址總線和數(shù)據(jù)總線 ),可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器取一條指令、從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀 2個(gè)操作數(shù)和向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫 1個(gè)操作數(shù) ,大大提高了 DSP 的運(yùn)行速度。 (3)流水線結(jié)構(gòu) :DSP 執(zhí)行一條指令 ,需要通過取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個(gè)階段。 (4)多處理單元 :DSP 內(nèi)部一般都包括有多個(gè)處理單元 ,如算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)、輔助寄存器運(yùn)算單元 (ARAU)、累加器 (ACC)以及硬件乘法器 (MUL)等。 (5)特殊的 DSP指令 :為了更好地滿足數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的需要 ,在 DSP 的指令系統(tǒng)中 ,設(shè)計(jì)了一些特殊的 DSP 指令。 (6)指令周期短 :早期的 DSP 的指令周期約 400ns,采用 4umNMOS 制造工藝 ,其運(yùn)算速度為 SMIPS。以 TMS320C54X 為例 ,其運(yùn)行速度可達(dá)到 100MIPS。為了防止運(yùn)算過程中溢出 ,有的累加器達(dá)到 40位。許多 DSP 芯片都可以工作在省電方式 ,使系統(tǒng)功耗降低。在 TI 的很多 DSK和 EVM 上都使用。 DSP 處理完成后將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)從耳機(jī)或者立體聲輸出。 ◇ 90 dB 信噪比 A/D 轉(zhuǎn)換器 (采樣頻率 48 kHz)； ◇ 100 dB 信噪比 D/A 轉(zhuǎn)換器 (采樣頻率 48 kHz)； ◇ ～ V 數(shù)字內(nèi)核供電 ，和 TI 公司 DSP 內(nèi)核供電電壓兼容； ◇ ～ V 緩沖和模擬供電； ◇ 8～ 96 kHz 采樣速率。 ◇兼容 2線和 SPI 串行通信協(xié)議； ◇能直接和 TI McBSPs 相連。 ◇ I2C 兼容協(xié)議只需要一個(gè) McBSP 為 A/D 和 D/A 進(jìn)行通信； ◇標(biāo)準(zhǔn)的 I2C，高位或低位數(shù)據(jù)填充傳輸； ◇ 16/20/24/32位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 ◇低噪聲麥克風(fēng)偏置引腳為駐極體電容提供偏置電壓，其典型值等于3/4AVDD； ◇有可調(diào)的、增益為 1～ 5的運(yùn)放緩沖器； ◇控制寄存器可選擇增益為 0 dB 或 20 dB. 立體聲輸入。 A/D 轉(zhuǎn)換器有多個(gè)輸入，可以是立體聲道或麥克風(fēng)。注：模擬混合器可以把 D/A 轉(zhuǎn)換器和模擬旁路混合起來。 高效率的耳機(jī)放大器。 29 靈活的電源管理，全 部可以軟件控制。 (2)電路設(shè)計(jì) AIC23可以選擇主模式或者 DSP 模式， McBSP 選擇從模式，發(fā)送時(shí)鐘，接收時(shí)鐘和幀同步信號(hào)均由 AIC23模塊提供。 使能 McBSP 的中斷，使 McBSP 每收到或發(fā)送完一幀的數(shù)據(jù)，發(fā)出中斷，通知CPU 接收數(shù)據(jù)。首先，處理A 的數(shù)據(jù)并發(fā)送，收到的數(shù)據(jù)放入 B 中，一幀數(shù)據(jù)處理后，處理 B 的數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)放入 A中，這樣循環(huán)切換。考慮系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理要求，處理的語音幀是每 10ms， 80 樣點(diǎn)，這樣整個(gè)處理算法的時(shí)延不能超過 15ms，應(yīng)選擇較高的工作頻率 DSP 芯片，同時(shí)綜合考慮市場(chǎng)上 DSP的供貨情況和實(shí)際條件等情況，選擇 TMS320DM642芯片作為主處理器，它在全速 100MHz 工作條件下，最大峰值計(jì)算能力為 100MIPS，足以滿足應(yīng)用需求。它可在 600MHz 時(shí)鐘速率下工作，每個(gè)指令周期可并行 8 條 32 位指令，達(dá)到 4800MIPS 的峰值計(jì)算速度。二級(jí)緩存容量為 256KB，是一個(gè)統(tǒng)一的程 序 /數(shù)據(jù)空間，可整體作為 SRAM 映射到存儲(chǔ)空間，也可整體作為第二級(jí)緩存，或是二者按比例的一種組合來使用。 EDMA 能實(shí)現(xiàn)事件的循環(huán)觸發(fā)，自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在音視頻輸入輸出過程中實(shí)現(xiàn)批量數(shù)據(jù)連續(xù)輸入輸出。 DM642 具有豐富的外圍設(shè)備接口 : 1)可配置的視頻端口 (video port) 32 DM642 具有三 個(gè)視頻端口，每個(gè)又可分為 A, B 兩個(gè)通道，提供與一般視頻編解碼設(shè)備連接的界面。 2)以太網(wǎng)媒體接入控制器 (EMAC) 符合 IEEE 規(guī)范，支持 1OMbps/1 OOMbps 的半雙工或全雙工模式，具有獨(dú)立媒體接口 (MII)，可直接與 PHY 器件連接。 此外，還集 成有多通道音頻串行接口 (McASP)、多通道緩存串口 (McBSP),IIC總線模塊、通用 GPIO 口以及 HPI, PCI 等接口。 以太網(wǎng)模塊 微處理器如何控制以太網(wǎng)網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù) ,如何加載 TCP/IP 協(xié)議并連接到互聯(lián)網(wǎng) ,這些都是令人感興趣的 。 圍繞以太網(wǎng)而制造的集線器 ,交換機(jī)己進(jìn)入 大小公司 ,企業(yè) ,家庭 。 以太網(wǎng)協(xié)議 (10Mbps 的以太網(wǎng) )是 ,但這里本論文主要介紹以太網(wǎng)的封裝格式 。 SD:分隔位 ,表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù) ,而不是同步時(shí)鐘 ,為 8位的 10101011,跟同步位不同的是最后 2位是 11 而不是 10. DA:目的地址 。 SA:源地址 ,48 位 ,表明該幀數(shù)據(jù)是哪個(gè)網(wǎng)卡發(fā)的 ,是發(fā)送端的網(wǎng)卡地址 ,6 個(gè)字節(jié) 。 表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型的數(shù)據(jù) ,不同的協(xié) 議的類型字段不同例如 :OSOOH 表示數(shù)據(jù)為 IP 包 ,OSO6H 表示數(shù)據(jù)為 ARP 包 ,814CH 是 SNMP 包 ,8137H為 IPXISPX 包 ,(小于 0600H 的值是用于 IEEE802 的 ,表示數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度 。 該段數(shù)據(jù)不能超過 1500 字節(jié) 因?yàn)橐蕴W(wǎng)規(guī)定整個(gè)傳輸包的最大長(zhǎng)度不能超過 1514 字節(jié) 。 由于以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于 60 字節(jié) ,除去 (DA， SA，TYPE14 字節(jié) ),還必須傳輸 46 字節(jié)的數(shù)據(jù) ,當(dāng)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)不足 46 字節(jié)時(shí) ,后 而補(bǔ) 000000.. FCS:32 位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位 。 對(duì)于數(shù)據(jù)的校驗(yàn)算法 ,我們無需了解 。 以太網(wǎng)的沖突退避算法就不介紹了 。 DA+SA+TYPE+DATA+PAD 最小為 60 字節(jié) ,最大為 1514 字節(jié) 。 但網(wǎng)卡也可以設(shè)置為接收任何數(shù)據(jù)包 (用于網(wǎng)絡(luò)分析和監(jiān)控 )。 不同廠家使用不同地址段 ,同一廠家的任何兩個(gè)網(wǎng)卡的地址也是唯一的 。 有些網(wǎng)卡的地址也可以由用戶去設(shè)定 ,但一 般不需要 。 LXT971是單端口 10/100M 雙速快速以太控制器，它兼容 ；支持 10Base 10Base 10BaseT, 100BASEX，100BASETX， 100BASEFX，并能自動(dòng)檢測(cè)所連接的介質(zhì)。電磁隔離器件采用 YL182050S。它實(shí)現(xiàn)了 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng) MAC 層協(xié)議功能將從上層協(xié)議棧傳遞來的數(shù)據(jù)打包成符合 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包 , 并從收到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中剝離出載荷數(shù)據(jù) , 提供給上層協(xié)議棧進(jìn)行分析和處理。 MDIO模塊負(fù)責(zé)管理與 EMAC相連的所有 PHY芯片 , 包括對(duì) PHY芯片進(jìn)行枚舉、配置和器件狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。此外 , EMAC 模塊內(nèi)部有兩塊 4K 大小的緩 沖區(qū) , 分別用來存放待發(fā)送或接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的描述信息 , 如數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度 , 存放位置等。因此 , 借助于這些數(shù)據(jù)包描述信 息和片內(nèi)片外直接存儲(chǔ)器存取 DMA（ Direct Memory Access）控制器。 通信接口的硬件電路 基于 DM642 片內(nèi) EMAC/MDIO 模塊，片外 Intel LXT971 PHY 芯片及其外圍電路的接口設(shè)計(jì)， 可以快速實(shí)現(xiàn) OSI模型中數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能。支持 10/100Mb/s 全雙工數(shù)據(jù)傳輸。 36 圖 DM642 片內(nèi) EMAC/MDIO 與 LXT 硬件連接圖 主要接口信號(hào)包括時(shí)鐘、控制和監(jiān)測(cè)信號(hào)與數(shù)據(jù)總線 ,分別描述如下 ： 時(shí)鐘信號(hào) ： MTCLK：發(fā)送時(shí)鐘。 MRCLK：接收時(shí)鐘。 MDCLK：管理數(shù)據(jù)始終。該時(shí)鐘的頻率是由 MDIO 控制寄存器中的 CLKDIV 位控制的。 MCOL：網(wǎng)絡(luò)沖突監(jiān)測(cè)信號(hào)。 MCRS：載波感應(yīng)信號(hào)。 DSP MIDIO TX_CLK TXD(03) TX_EN COL CRS RXCLK RXD(03) BXDV RX_ER LXT971A RJ45 MTCLK MTXD(03) MTXEN MCOL MCRS MTCLK MRXD(03) MRXDV MRXER EMAC MDCLK MDIO 37 MRXDV：接收數(shù)據(jù)使能。當(dāng)在接收的幀中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，該信號(hào)線被置位，并持續(xù)一個(gè)或幾個(gè) MRCLK 的時(shí)鐘周期，該信號(hào)只在數(shù)據(jù)傳送期間 MRXDV 有效時(shí)才有意義。只在使能信號(hào) MTXEN 有效時(shí)，數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)才有效。 MDIO：管理數(shù)據(jù) I/O。符合 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 6 軟件部分 IP 電話軟件的具體實(shí)現(xiàn) 本電話軟件主要包括兩大部分 ,在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的主控制程序 ,其主流程如圖 所示。另一個(gè)是從主算機(jī)接收到語音數(shù)據(jù)、解碼解壓、播放語音