【正文】 的處理能力決定,通常DSP的處理能力用MIPS(millions of instructions Per Second)來度量。編碼壓縮僅負(fù)責(zé)實際傳輸中的IP分組數(shù)據(jù)進行壓縮,不負(fù)責(zé)對IP頭壓縮,一般,IP用DP頭(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。靜音檢側(cè)又稱話音活動性檢測(VAD Voice Activity Detection ),它是一種靜音壓縮技術(shù)。在電話通信中,平均來說,每一方說話的時間和聽對方說話的時間大體上各占一半,加上說話時還有停頓間隙,因此任一方對線路的占用率大約只有40%左右。在電路交換中,即使不說話,也要占用64kbit/s的信道。而在分組交換中,由于傳輸通道是統(tǒng)計復(fù)用的,因此在通話者不講話時就可以不發(fā)送話音分組,從而進一步降低語音比特率。這一技術(shù)的關(guān)鍵就是如何檢測說話者處于不發(fā)聲狀態(tài),即VAD。檢測的基本原理是判斷話音信號能量,當(dāng)?shù)陀谝欢ㄩT限值就認(rèn)為是靜默狀態(tài)。靜音檢測有兩個技術(shù)難點。一是如何在噪聲較大的環(huán)境中檢測靜音,二是“剪音”問題。所謂剪音就是話音還原時有一部分被剪切掉,使人感到失真。其原因是通話者從說話到靜默以及從靜默到說話的檢測都有一定時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,開始一段微弱話音就可能被作為靜默丟棄了。 在IP網(wǎng)絡(luò)中分組丟失是不可避免的,丟失的原因可能是線路誤碼或網(wǎng)絡(luò)路由故障,更常見的原因則是傳輸時延過長或網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致分組丟失。由于低比特率聲碼器都是基于線性預(yù)測編碼原理,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值‘實際試驗表明,如果Internet電話話音分組丟失兩個以上,則可能此時網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)很差,將會有一大堆分組丟失。所以Intemet電話公組丟失補償以處理一個分組丟失為主要目的。所幸的是,話音通信對分組丟失的容忍性遠(yuǎn)比數(shù)據(jù)通信強,一般不會影響通話的可懂度。 在目前的IP電話應(yīng)用中,大部分都是lP網(wǎng)絡(luò)與PSTN互連,通信雙方至少有一方是二線制電話,涉及有混合線圈的2/4線轉(zhuǎn)換電話,就會產(chǎn)生回音。其原因是混合線圈中有一部分信號漏到對端反回到IP電話,如果傳輸時延較長,發(fā)話者就會感到明顯的回聲,嚴(yán)重干擾通話,因此需要采用回波抵消方法來消除回波。不過,本課題研究的IP電話機是用于純IP網(wǎng)絡(luò)的,所以不存在2/4線的轉(zhuǎn)換,因此,也不存在此部分產(chǎn)生的回音。 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現(xiàn)和語音質(zhì)量,并且可以實現(xiàn)各種高級的電話業(yè)務(wù)。目前,。下面對這兩種協(xié)議進行簡單介紹。 ,這些分組網(wǎng)絡(luò)主宰了當(dāng)今的桌面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),因此,、廣域網(wǎng)、Intranet和Internet上的多媒體提供技術(shù)基礎(chǔ)保障。 ,。其編碼機制、,并采用了比較傳統(tǒng)的電路交換的方法。,用于大型會議的H332,、,。、高層應(yīng)用之間和提供商之間的互操作性。它不依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),獨立于操作系統(tǒng)和硬件平臺,支持多點功能、組播和帶寬管理。,支持包含不同功能的節(jié)點之間的會議和不同網(wǎng)絡(luò)之間的會議。、視頻、數(shù)據(jù)和控制信息。:l)圖像編碼:、。2)語音編碼:、G72G72G729。3)數(shù)據(jù)通信:。4)呼叫控制:(包括信令、注冊、媒體同步、分組打包等)。5)系統(tǒng)控制:(包括打開或關(guān)閉一個呼叫、功能協(xié)商等)。6)實時傳送協(xié)議:RTP、RTCP。 ,。此外,只能采用多點控制單元(MCU)構(gòu)成多點會議,因而同時只能支持有限的多點用戶。,且建立呼叫時間比較長。,SIP是一種比較簡單的會話初始化協(xié)議。,而是只提供會話或呼叫的建立與控制功能。SIP可以應(yīng)用于多媒體會議、遠(yuǎn)程教學(xué)及IP電話等領(lǐng)域。sIP既支持閃單點發(fā)送也支持多點發(fā)送,會話參加者和媒體種類可以隨時加入一個已存在的會議。 SIP是一種應(yīng)用層協(xié)議,可以用UDP或TCP作為其傳輸協(xié)議。: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),這樣易于實現(xiàn)和調(diào)試,更重要的是靈活性和擴展性好。由于SIP僅作于初始化呼叫,而不是傳輸媒體數(shù)據(jù),因而造成的附加傳輸代價也不大。SIP還有建立呼叫快,支持傳送電話號碼的特點。4數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù) DSP概述 數(shù)字信號處理(DSP),或者說對信號的數(shù)字處理(包括對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等),是二十世紀(jì)六十年代前后發(fā)展起來的并廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。進入七十年代以來,隨著計算機、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。數(shù)字信號處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信、雷達(dá)、遙感、聲納、語音合成、圖像處理、測量與控制、高清晰度電視、數(shù)字音響、多媒體技術(shù)、地球物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、振動工程以及機器人等各個領(lǐng)域。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)展和擴大。數(shù)字信號處理技術(shù)之所以發(fā)展得這么快,應(yīng)用得這么廣,是與它的突出優(yōu)點分不開的。歸納起來,它有以下4個方面的優(yōu)點:(l)精度高。(2)靈活性大。(3)可靠性高。(4)時分復(fù)用。數(shù)字信號處理技術(shù)的實現(xiàn)方法,可以分為3類:(l)軟件實現(xiàn)法。(2)硬件實現(xiàn)法。(3)軟硬件結(jié)合實現(xiàn)法。DSP芯片的特點:(l)哈佛結(jié)構(gòu):早期的微處理器內(nèi)部大多采用馮,紐曼(Von一Neumann)結(jié)構(gòu),其片內(nèi)程序空間和數(shù)據(jù)空間是合在一起的,取指令和取操作數(shù)都是通過一條總線分時進行。當(dāng)高速運算時,不但不能同時取指令和取操作數(shù),而且會造成傳輸通道上的瓶頸現(xiàn)象。而DSP內(nèi)部采用的是程序與數(shù)據(jù)空間分開的哈佛(Havard)結(jié)構(gòu),允許同時到指令和取操作數(shù)。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),即改進的哈佛結(jié)構(gòu)。(2)多總線結(jié)構(gòu):許多DSP芯片內(nèi)部都采用總線結(jié)構(gòu),這樣可以保證在一個機器周期內(nèi)可以多次訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間。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),可以在一個機器周期內(nèi)從程序存儲器取一條指令、從數(shù)據(jù)存儲器讀2個操作數(shù)和向數(shù)據(jù)存儲器寫1個操作數(shù),大大提高了DSP的運行速度。因此,對DSP來說,內(nèi)部總線是一個十分重要的資源,總線越多,可以完成的功能就越復(fù)雜。(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)行等幾個階段。在DSP中,采用流水線結(jié)構(gòu),在程序運行過程中這幾個階段是重疊的,這樣,在不同級的流水線處理不同的操作,可將指令周期降低到最小值。(4)多處理單元:DSP內(nèi)部一般都包括有多個處理單元,如算術(shù)邏輯運算單元(ALU)、輔助寄存器運算單元(ARAU)、累加器(ACC)以及硬件乘法器(MUL)等。它們可以在一個指令周期內(nèi)同時進行運算。(5)特殊的DSP指令:為了更好地滿足數(shù)字信號處理應(yīng)用的需要,在DSP的指令系統(tǒng)中,設(shè)計了一些特殊的DSP指令。例如:TMS320C54X中FIRS和LMS指令,是專門用于系數(shù)對稱的FIR濾波器和LMS算法。(6)指令周期短:早期的DSP的指令周期約400ns,采用4umNMOS制造工藝,其運算速度為SMIPS。隨著集成電路工藝的發(fā)展,DSP廣泛采用亞微米CMOS制造工藝,其運行速度越來越快。以TMS320C54X為例,其運行速度可達(dá)到100MIPS。(7)運算精度高:早期DSP的字長為8位,后來逐步提高到16位、24位、32位。為了防止運算過程中溢出,有的累加器達(dá)到40位。(8)硬件配置強:新一代DSP的接口功能愈來愈強,片內(nèi)具有串行口、主機接口(HPI)、DMA控制器、軟件控制的等待狀態(tài)產(chǎn)生器、,更易于完成系統(tǒng)設(shè)計。許多DSP芯片都可以工作在省電方式,使系統(tǒng)功耗降低。5系統(tǒng)的設(shè)計 系統(tǒng)的框圖系統(tǒng)的硬件設(shè)計是以DSP642為核心嵌入式開發(fā)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)主要包括如下幾個部分:電壓適配器 DSPDM642TLV320AIC23LXT 971Internet電源電路話筒和麥克 TLV320AIC23語音處理模塊(1)主要性能TLV320AIC23語音編解碼模塊是TI公司通用的語音處理模塊。在TI的很多DSK和EVM上都使用。DSK上一般使用的模擬輸入是麥克風(fēng)或者是立體聲輸入，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存入緩沖區(qū)被DSP處理。DSP處理完成后將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)從耳機或者立體聲輸出。其具體特性如下：高性能的立體聲編解碼芯片。　　　　◇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?！≤浖刂仆ㄟ^TI McBSP支持多種串行通信協(xié)議?！　　　　蠹嫒?線和SPI串行通信協(xié)議；　　　　◇能直接和TI McBSPs相連。音頻數(shù)據(jù)輸入/輸出是可編程音頻接口，兼容TIMcBSP?！　　　　驣2C兼容協(xié)議只需要一個McBSP為A/D和D/A進行通信；　　　　◇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)長度。具有完整的駐極體麥克風(fēng)偏置電路和緩沖?！　　　　蟮驮肼曽溈孙L(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?！　　　　罂删幊淘鲆妫弧　　　　笥心M旁路。A/D轉(zhuǎn)換器有多個輸入，可以是立體聲道或麥克風(fēng)。立體聲輸出。注：模擬混合器可以把D/A轉(zhuǎn)換器和模擬旁路混合起來。模擬量控制可以禁止。高效率的耳機放大器。 V時，負(fù)載為32 Ω，輸出功率為30 mW。靈活的電源管理，全部可以軟件控制。　　　　◇在回放模式功耗23 mW；　　　　◇備用模式功耗小于150μW；　　　　◇掉電模式小于15μW。(2) 電路設(shè)計AIC23可以選擇主模式或者DSP模式，McBSP選擇從模式，發(fā)送時鐘，接收時鐘和幀同步信號均由AIC23模塊提供。McBSP的發(fā)送幀同步信號FSK和接收幀同步信號FSR是相連的，所以當(dāng)幀同步信號來時，McBSP就從DX和DR引腳上分別發(fā)送和接收兩個字的數(shù)據(jù)。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)。CPU將數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)，為了不出現(xiàn)未處理的語音幀被覆蓋，系統(tǒng)開設(shè)了一個320字的乒乓式緩沖區(qū)，緩沖區(qū)采用乒乓緩沖的技術(shù)。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。CLKXCLKRFSXFXRDXDRMcBSPBCLKLRCINLRCOUTDINDOUTAIC23數(shù)據(jù)口通過I2C總線進行配置 McBSP與AIC23模塊的連線圖