EP9302的嵌入式VOWiFi电话终端设计

下一代网络NGN(Next Generation Network)已经成为通信网络发展的方向，VoIP是NGN研究的一个热点，具有广阔的应用市场。VoIP技术可以在分组交换网络上传输语音业务，满足人们在数据通信网上对语音业务的需求。目前，IP电话领域存在两个呼叫信令和控制标准：ITU—T的H．323协议和1ETF的SIP协议。H.323协议因其提出时间较早已经获得了成熟的应用，而IETF提出的SIP协议，因其简单、灵活的技术特点而呈现出后来居上的趋势。

　　与此同时无线局域网(WLAN)技术发展迅速。

　　WLAN主流技术标准已从802．11发展到802．11a／b／g，接入速率已从*l Mbps发展到54 Mbps，而且技术成熟，成本低，普及率提高迅速，迎合了便携式终端的发展要求，已得到大量国际厂商的支持和市场的广泛认同。但是目前802．11a／b／g技术只提供高速数据接入业务，不能提供语音业务，因此有必要在该数据业务基础上采用VoIP技术，研制一种无线VoIP电话(VOWiFi)，以适应嵌入式通信网络设备应用越来越广泛的现实。实现VoWiFi的软硬件平台，可以采用当前*的嵌入式开发平台和开源的Linux操作系统。基于以上技术可以构建一个嵌入式VoWiFi电话终端，具有重要的应用价值。

　　1 技术方案

　　嵌入式VoWiFi电话是能够在802．11a／b／g无线局域网上进行电话通信的设备。为了能在802．1la／b／g上实现电话通信，必须采用VoIP技术，本系统VoIP标准可以选择更灵活的SIP协议。为了能实现各种通信协议，完成各种控制和管理工作，满足今后进一步开发需要，需采用基于微控制器的嵌入式系统。为了提高硬件设计的灵活性和软件代码在平台间的可移植性，本系统软硬件的设计采用了模块化的方法。在硬件上，把系统划分为以太网接口、USB无线网卡接口、音频接口、串行接口等几个功能单元；在软件上，利用嵌入式操作系统分离底层硬件平台和上层应用，通过对终端系统的模块划分和模块间的接口定义，有效分离各模块间的相关性，从而使得各个模块可以同时进行开发，提高开发效率。

　　2 硬件设计

　　2．1 总体方案

　　VoWiFi电话硬件技术方案如图1所示。ARM9处理器是整个终端的核心部分，外围包括802．11b／g无线模块、语音信号处理模块、键盘和LCD电路。ARM嵌入式系统是VoWiFi电话通信控制和管理的核心，它负责操作系统的运行、资源的管理和分配、信息数据的处理以及与外部扩展单元的通信，完成与各个模块的接口和通信、TCP／IP协议和SIP协议的操作等。综合考虑各种因素，本系统采用ARM9微控制器芯片EP9302。为了使系统能够支持多任务，使得程序开发更加容易、便于维护，同时能够提高系统的稳定性和可靠性，采用嵌入式操作系统Linux。

 

　　802．11b／g无线模块实现空中无线接口和无线局域网接入功能。选用VIA威盛公司的VT6656 USB无线网卡，VT6656 wLAN控制器包括1个IEEE802．11a／b／gMAC，并集成了一枚基带处理器支持USB2．O。该控制器可提供54Mbps高速的无线连接。

　　在ARM9开发板内部含有1个USB2．O接口控制器，接口电路如图2所示。共有3个LISB接口(2个Host和1个Device)，通过选择开关SW800进行选通控制。74HC08作为4个二输入与门逻辑电路，负责控制信号的逻辑组合。该接口用来连接USB接口的外部设备。

 

语音信号处理模块用于对语音信号的数字化处理。本终端的音频接口由I2S音频总线接口和UDAl341TS音频编解码器组成，I2S接口采用DMA的数据传输模式。UDAl341TS是一款经济型音频编解码器，它通过I2S数字音频接口实现音频信号的数字化处理。图3是EP9302与UDAl341TS的引脚连接示意简图。

 

 

　　LCD显示器和4×4键盘用于人机接口，在ARM嵌入式系统支持下实现各种人机操作。考虑到LCD显示器主要用于号码以及各种状态标识显示，因此采用背光的128×64图形点阵LCD模块。

　　3 软件设计

　　本嵌入式WLAN SIP电话终端的软件结构如图4所示。具体来说，需要如下的软件。

 

　　(1)嵌入式操作系统嵌入式操作系统

　　提供了嵌入式应用软件的基础和开发平台，具有将CPU时间、中断、I／0、定时器等资源包装起来而留给用户标准的API系统调用，对任务进行合理调度以保证实时性和可靠性等功能。无线网卡驱动程序、TCP／IP协议栈、液晶显示器及键盘驱动程序等都属于操作系统模块。

　　(2)SIP协议

SIP协议主要用于呼叫控制，包括呼叫的建立、维护和终结，以及根据呼叫进展情况动态调整和修改相关属性。SIP协议的相关操作包括：SIP消息的发送和接收、消息的生成与分析、状态机的保存与转换、SIP对话的管理、SIP事务处理机制的运行、SDP消息的构造、解析和双方媒体协商处理，以及终端的注册等功能。

　　(3)语音处理软件

　　语音处理软件用于实现用户间完整的