（计算机科学与技术专业论文）基于audiocodes芯片的语音网关驱动的设计和实现.pdf

独创性 或创新性 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外 论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 申请学位论文与资料若有不实之处 本人承担一切相关责任 本人签名 互幺嵫 日期 趔 兰 兰7 一 一 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定 即 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学 学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 允许学位论文被查阅和借 阅 学校可以公布学位论文的全部或部分内容 可以允许采用影印 缩印或其它 复制手段保存 汇编学位论文 保密的学位论文在解密后遵守此规定 保密论文注释 本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书 非保密论 文注释 本学位论文不属于保密范围 适用本授权书 本人签名 至墨亟拯一 日期 碰 墨 i 2 导师签名 趸弘 日期 j 匕咯之上z 基于a u d i o c o d e s 芯片的语音网关驱动的设计和实现 摘要 v o i p 技术发展迅猛 在短短十几年的时间里 已经占有相当比 重的市场份额 成为当今电信业和计算机业最热门的话题 语音网关 系统内的各个电话终端采用i p 方式进行数据通信 不仅能进行通话 还可以实现文本 图像 媒体的传输 随着步入2 l 世纪 i p 网络将 采纳任何通信形式的下一代网络 几乎没有一个运营商不计划采用 v o i p 方案的 本文首先从v o i p 技术入手 介绍了v o i p 技术发展的3 个阶段 v o i p 技术与传统语音技术相比的优势所在 还有就是涉及v o i p 的相 关语音处理技术和主要协议 基于a u d i o c o d e s 芯片的语音网关 即所谓的v l a c 系列语音网 关 是以奥科公司的a c 4 8 3 为d s p 芯片开发的 结合作者的实习经历 本文重点介绍了该系列语音网关驱动程序 的设计和实现 其中包括 驱动程序的软件结构 驱动所实现的功能 和组成芯片的控制 另外 作者对r t p 模块的功能也进行了扩展与 完善 包括 传输d t m f 事件和静音压缩包 论文的第三部分介绍了语音网关的测试 包括性能测试和功能测 试 并分别对呼通率 呼叫保持时间 语音质量和与驱动相关的功能 指标进行了说明 关键词 v o i p 语音网关 驱动 d s p r t p 传真 北京邮电大学硕士学位论文 d e s i g na n di 口l e 匝n t a t i o no ft h ev o i c e g a t e 猃yd i m rb a s e do na u d i o c o d e s a bs t r a c t d u r i n g13y e a r s t h ev o i pt e c h n o l o g yh a sd e v e l o p i n gs of a s tt h a ti t h a sb e e nt h ep o pt o p i ci nt e l e c o ma n dc o m p u t e rf i e l d a l lt h et e l e p h o n e t e r m i n a l si nt h ev o i c eg a t e w a ys y s t e mc o m m u n i c a t ew i t ho t h e r su s i n gi p d a t at r a f f i ci n c l u d i n gv o i c e t e x t p i c t u r e m e d i aa n ds oo n w h e nt h e21s t c e n t u r yc o m e s t h ei pn e t w o r k w i l ld e v e l o pi n t ot h en g nm o d ew i t ha n y c o m m u n i c a t i o nm e t h o d b u tt h ev o i pt e c h n o l o g ym a yb et h eo n et h a t e v e r yc o m p a n i e sp l a nt ou s e f i r s t t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ev o i pt e c h n o l o g y i n c l u d i n gt h et h r e e p e r i o do ft h ev o i pd e v e l o p m e n t t h ea d v a n t a g e sc o m p a r e dw i t ht h e t r a d i t i o n a lv o i c et e c h n o l o g ya n dt h em a i n l yr e l a t i v ep r o t o c 0 1 t h ev o i c e g a t e w a yb a s e do na u d i o c o d e si s a l s on a m e dv l a c s e r i e sv o i c eg a t e w a y i t sd s pc h i pi sa c 4 8 3w h i c hi sd e v e l o p e db yt h e a u d i o c o d e sc o t h es e c o n dp a r to ft h ep a p e rp a r t i c u l a r l yi n t r o d u c e st h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no ft h ev o i c eg a t e w a yd r i v e r i n c l u d i n g t h es o f t w a r e s t r u c t u r e t h ev a r i o u sf u n c t i o n st h a tt h ed r i v e rm u s tc o m p l e t ea n dh o w t o c o n t r o lt h er e l a t i v ec h i p s b e s i d e s ia l s oe x p a n da n dp e r f e c tt h er t p m o d u l e i n c l u d i n gt r a n s m i t sd t m f e v e n ta n ds i d i nt h et h i r dp a r t t h et e s to fv o i c eg a t e w a yi si n t r o d u c e d t h et e s tp l a n i n c l u d e sc a p a b i l i t yt e s ta n df u n c t i o nt e s t a tt h es a m et i m e t h ep a p e ra l s o i n t r o d u c e sc a l lc o m p l e t i o nr a t e c a l lm a i n t e n a n c et i m e v o i c eq u a l i t ya n d s o m eo t h e rt e s tc o n t e n ta b o u td r i v e r k e y w o r d s v o l p g a t e w a y d r i v e r d s p r t p f a x 2 北京邮电大学硕士学位论文 1 1课题背景 第一章绪论 当前 全球的通信事业正飞速发展 各种新技术层出不穷 随着互连网的不 断发展 以m 技术为代表的新技术正在深刻的改变着传统的电信体系 数据业 务超过传统的话音业务将是一种必然趋势 网络业务将从以传统的话音业务为主 过渡到以信息业务为主 因此基于口技术的语音传输方式深刻影响今后的电信 与网络的发展方向 语音网关系统内的各个电话终端采用m 方式进行数据通信 不仅能进行通话 还可以实现文本 图像 媒体的传输 特别在远距离协作商务 和电子办公中将会充分发挥其强大的资源优势 为商务合作和工作重组带来便 捷 v 0 i p 技术发展迅猛 在短短十几年的时间里 已经占有相当比重的市场份 额 成为当今电信业和计算机业最热门的话题 随着步入2 1 世纪 口网络将采 纳任何通信形式的下一代网络 几乎没有一个运营商不计划采用v o i p 方案的 由v o i c eo v e ri p 的字面意义 可以直译为透过i p 网络传输的语音信号或影 像信号 所以v o i p 就是一种可以在口网络上互传模拟音讯或视讯的一种技术 简单地说 它是由一连串的转码 编码 压缩 打包等程序 好让该语音数据可 以在i p 网络上传输到目的端 然后再经由相反的程序 还原成原来的语音信号 以供接听者接收 1 2 论文工作 本课题包括以下几方面工作 基于奥科公司a c 4 8 3 芯片的语音网关 v l a c 系列 驱动的设计和实现 对v p l 0 1 芯片语音网关 v l g w 系列 驱动模块的扩展与完善 对r t p 模块的扩展与完善 与万林克语音呼叫系统的互通调试 本人在北京万林克通信技术股份有限公司实习期间 完成编程代码大约有 1 0 0 0 0 行 并对以上2 个系列l o 几种产品进行过功能测试和性能测试 还多次 到客户现场进行配置 调试 现场编程等工作 目前该系列设备在客户现场运转 良好 5 北京邮电大学硕上学位论文 1 3 论文结构 论文主体部分共分为五章 第一章绪论 主要介绍论文的课题背景 并简单介绍作者在课题开发过程 中所作的研究工作 最后列出论文的结构 第二章v o 口技术概述 本章主要对v o i p 技术进行各个方面的介绍和研究 首先简单回顾了v o i p 技术的发展过程 包括v o i p 的发展阶段 然后分析了v 0 m 的优点 最后着重介绍了v 0 i p 的相关语音处理技术 包括语音编码 抖动缓冲 回声消除 e c h oc a n c e l 等技术和相关通信协议 第三章基于a u d i o c o d e s 芯片的语音网关驱动的实现 本章首先介绍v o i p 语音的传输 接着对语音网关的硬件结构进行了简要介绍 然后详细的介绍了 r m o s 嵌入式操作系统 基于a c 4 8 3 芯片的v 0 口语音网关驱动程序的软件结构 及各个模块的功能实现 最后介绍了该系列语音网关中各个组成芯片的作用和使 用方法 第四章r t p 功能的扩展与完善 本章介绍了r t p 模块中传输d t m f 事件和 传输静音压缩包的实现 第五章基于a u d i o c o d e s 芯片的语音网关测试 本章介绍了用a m e r i t e c 公 司的a m 2 a 型和a m 2 s a 型模拟呼叫发生器对语音网关的主要性能指标进行测 试的方法和步骤 并以目前一般的v o i p 应用为测试环境 测试该系列语音网关 的基本功能 最后给出v l a c 系列语音网关的测试结果 6 北京邮电大学硕士学位论文 第二章v o i p 技术概述 2 1v o i p 的发展过程 近1 0 年时间 随着i n t e r n e t 在全球范围内的兴起和话音编码技术的发展 v o i p 技术获得了突破性的发展和实际应用 随着一些著名的设备制造商和标准 化组织 以及著名电信运营商的纷纷加入 v o i p 技术已由最初只能作为i n t e r n e t 的一种增值业务应用 逐渐发展成为可以与传统电话技术相抗衡 能够提供大量 多媒体数据业务的重要技术 v o i p 技术的发展大致经历了以下3 个阶段 1 2 0 世纪9 0 年代中期 一些厂商开始开发用于局域网内语音通信的产品 比如v o c a l t e c 的i n t e r n e tp h o n e 微软的n e t m e e t i n g i d t 的n e t 2 p h o n e 英特尔 的i n t e m e tv i d e op h o n e 等 实现了局域网计算机之间的语音通信 但这些产品都 采用厂商私有的协议规范 只能局限于小范围内的通信 而且此时的语音质量基 本没有保证 相关技术还不完全成熟 1 9 9 6 年 在各国专家 各大通信设备制造商的努力下 i t u t 通过了局域网 上支持可视电话通信的网络协议 即著名的h 3 2 3 协议 这一协议的推出 迅速 成为i p 网络电话系统的公共规范 极大推动了v o i p 技术的发展和普及 使之进 入公共电话网服务 2 0 0 0 年 i t u ts g l 6 对h 3 2 3 标准作了重大修改和补充 如p s t ns s 7 信令与v o 口h 2 2 5 信令的互通 以及为了实现呼叫信令能透明地 在h 3 2 3 网络上穿越的h 3 2 3 信令隧道功能 同时还对v o i p 中网关设备的体系 结构提出了重大修改意见 2 2 0 世纪9 0 年代后期 电信公司逐渐的认识到利用i n t e r n e t 实现语音业务的 巨大潜在市场 他们开始考虑如何将i n t e m e t 和已有的p s t n 结合起来 从而为 更加广泛的普通电话用户提供业务 于是 以d i a l o g i c 和n m s 公司为代表的电 路制造商推出了p s t n 中继电路板 信令链路板 p c m 至各种低比特率语音编 码的数字信号处理板 这些专用电路板的问世推动了语音通信产品的发展 可以 说 这时v o i p 进入快速的发展阶段 由于利用公司的i n t e r n e t 传输实时的语音存 在很多不足 难以保证用户接受的语音质量 这对一项业务来说显然是不行的 因此很多i s p 建立了专用的m 网络或在i n t e r n e t 上构建y p n 来提供语音业务 从 而实现了较好的语音质量 这时的口电话才可以真正地称为 电话了 3 2 0 0 0 年到现在 v o 口步入成熟期 技术继续趋于成熟 有了统一的标准 话音质量进一步提高 在全球范围内也实现了互通 大部分传统电信运营公司开 7 北京邮电人学硕士学位论文 始提供p 电话业务 各个设备制造商纷纷推出v o i p 语音网关产品 众多电信运 营公司开始经营口电话业务 v 0 口技术也成为下一代网络发展的重要方案 2 2v o i p 的优势 随着互连网的飞速发展和数字传输技术的应用 原来在数据通信网中被视为 应用 瓶颈 的带宽和服务质量 q o s 等问题一一得到解决 推动了i p 技术的 飞速发展 带动各种应用向i p 靠拢 v o i p 业务就是其中一个典型的应用 口电话与传统电话相比具有明显的优势 首先 传统电话使用公众电话网 作为语音传输的媒介 而m 电话则是将语音信号在公众电话网和因特网之间进 行转换 对语音信号进行压缩 转换成口包 同时 口技术允许多个用户共用 同一带宽资源 改变了传统电话由单个用户独占一个信道的方式 节省了用户使 用单独信道的费用 其次 由于技术和市场的推动 将语音转化为i p 包的技术 已变得更为实用 便宜 同时 电话的核心元件之一 数字信号处理器的价 格在下降 从而使电话费用大大降低 这一点在国际电话通信费用上尤为明显 这也是i p 电话迅速发展的重要原因 i p 电话利用语音数据集成与语音 分组技术相结合的优势 从而迎来一个新 的网络环境 这个新环境把语音和数据集成在一个分组交换网络中 实现了统计 上的多路复用 联合基础设施组件降低了管理成本 实现了计算机和电话集成的 新应用 实现了数据应用上的语音连接 有效的使用了新的宽带w a n 技术 v o m 的这些优势使企业 服务供应商和电信运营商们看到了许多美好的前景 v o i p 确实j 下在深刻的改变着传统的电信体系 2 3v o i p 的相关技术 2 3 1 语音处理技术 传输语音与传输数据不同 语音包含的信息量大 传输中对实时性和质量的 要求比较高 因而在现有的网络条件下 需要采用相关的处理技术 一方面在发 送端尽量压缩数据 减少对带宽的占用 另一方面当数据到达接收端时 采用弥 补 缓冲等手段 最大程度地降低网络传输对原始信号的影响 将语音做高质量 的还原 语音处理一般包括以下几种技术 1 语音编码 语音编码的目的就是把用户语音的p c m 脉冲编码调制 样值编码成少量的 比特 帧 这种方法使语音包在网络传输时尽量减少由于误码 网络抖动和突发 北京邮电大学硕士学位论文 性所带来的影响 语音编码主要有比特率 质量 延迟和复杂度四种属性 好的语音编码算法 不是追求尽可能低的编码比特率 而是根据实际应用要求对各种属性进行折中 因为他们之间往往是彼此矛盾的 表2 1 给出几种语音编码算法的比较 表2 1 语音编码算法 标准 g 7 1 1 a ug 7 2 6g 7 2 8g 7 2 9g 7 2 3 1 批准时间1 9 7 2 年1 9 9 0 年1 9 9 2 年1 9 9 5 年1 9 9 5 年 速率 k b i t s 6 4 16 2 4 3 2 4 01 686 3 5 3 编码器类型 波形 波形 a b s a b s a b s p c ma d p c ml d c e l pc s a c e l p m p m l q 语音质量 4 22 3 2 4 4 24 04 03 9 3 7 m o s 分值 降低比特率是语音编码的主要目标 因为它直接影响到对传输资源的有效利 用和网络容量的提高 一般的编码标准都采用固定比特率编码 近年来又出现了 可变的比特率编码 其中运用了静音检测技术对有声和无声期进行通 断二个状 态的编码 更复杂的情况可采取多个状态编码根据当时网络负荷等多种因素实时 调整比特率 时延是语音编码带来的问题之一 语音编码器时延由算法时延和计 算时延组成 算法时延等于对于语音采样后形成的一帧数据长 如果算法还需要 知道下一帧的部分数据 那么需要加入那一部分数据的长度 计算时延是编码器 分析时间及解码器重建时间 其值取决于硬件速度 一般等于或略小于帧长 语 音编码的复杂度也是必须考虑的问题 它决定了编码器的硬件成本和功耗 也影 响到编码器的处理速度 口网络电话一般采用中低复杂度的编码算法 2 静音检测 舒适噪音 v a d c n g 在通话过程中 人不可能一直处于说话状态 总有间隔和停顿 因此可以通 过在静音状态下不传送语音分组的方法 达到节省网络带宽的目的 这一技术的 关键是如何检测到静音状态 其基本的原理是判断语言信号能量是否低于一定的 门限值 然而在实际的应用中如果在静音期间不发生任何分组 接受者可能感到 不适 故而在静音压缩算法中加入适度噪音的生成 可以给通话双方提供一种自 然的通话效果 3 抖动处理 抖动是分组交换网络带来的必然结果 在互连网上许多数据包一起竞争资 源 网络各设备一般采用存储转发的机制来处理这种资源竞争 数据包经过转发 之后 包与包之间的时间信息丢失 从而产生抖动 如果网络的抖动较为严重 那么有的语音包因为延迟而被丢掉 就会产生语音的断续 而有的语音包后发先 9 北京邮电大学硕士学位论文 至 就会导致话音部分失真 影响通话效果 为了处理这种抖动 在对语音包的 接收处理中加入了抖动缓冲技术 在接收方设定一个缓冲池 语音包到达时候 先被放入缓冲池暂存 系统然后以稳定的平滑的速率从缓冲池内部按照一定的规 则取走数据 解压 播放 从而达到处理抖动的效果 这种技术虽然能够比较好 的处理抖动 然而如何设置缓冲池的大小也将是需要全面考虑的问题 因为缓冲 池的引入 同时也引入了网络时延 这个同时所引入的网络时延和缓存大小是成 正比的 4 丢包处理 丢包也是分组交换网络带来的必然结果 通常有2 种处理方法 补偿和冗余 语音讲究的是实时性 因此 可通过线性预测原理 即插值算法 来补偿丢失的信 息 这样能够使人耳几乎感觉不到语音质量下降 但是 对于传真来说 却不能 简单采取上述方法 因为传真机要求准确无误的带内数据 可以考虑采取不同的 冗余方式弥补丢包带来的损失 5 回声抑制 e c h oc a n c e l 回声是语音传输过程中不可避免的问题 由于v o 是采用分组交换技术实 现的一种全新的电信业务 传送的语音信号要经过编码 压缩 打包等一系列处 理 这不仅造成回声路径的延迟较大 而且延迟抖动也较大 因此 回声问题显 得尤其突出 并具有如下特点 回声源复杂 回声路径的延迟大 回声路径的延 迟抖动大 以下方法可以很好的抑制回声 首先要改善扬声器的周围环境 尽量 减少扬声器播放声音的反射 另一个方法就是使用声学回声消除器 a e c a c o u s t i ce c h oc h a n c e l l o r a e c 是对扬声器信号与由它产生的多路径回声的相 关性为基础 建立远端信号的语音模型 利用它对回声进行估计 并不断地修改 滤波器的系数 使得估计值更加逼近真实的回声 然后 将回声估计值从话筒的 输入信号中减去 从而达到消除回声的目的 a e c 还将话筒的输入与扬声器过 去的值相比较 从而消除延长延迟的多次反射的声学回声 根椐存储器存放的过 去的扬声器的输出值的多少 a e c 可以消除各种延迟的回声 2 3 2 通信协议 v o i p 涉及许多通信协议 主要包括网络协议 多媒体通信应用层协议 网 关控制及互通协议三部分 v 0 协议栈结构如图2 一l 所示 l o 北京邮电大学硕士学位论文 参议栈结构 媒体封装 g 7 x x i 阿h 3 2 3 s i p 两圃降习阿回声 l x t y p e c a t s eh 3 2 3t y p e c a s es i pt y p e d e a l h 3 2 3 m s 9 0 b r e a k c a s er t pt y p e d e a l r t p m s 9 0 b r e a k g a s c m m it y p e d e a l r n m i m s 9 0 b r e a k c a s ci n t e rt y p e d e a l i n n e r m s 9 0 b r e a k d e f a u l t b r e a k r m p u t m e m o r y p m s g e x p 上层协议模块消息 从机交互消息 内部消息 释放内存 北京邮电大学硕士学位论文 2 d s p 收发线程 主进程启动后 派生出一个d s p 收发线程 此线程负责所有与d s p 交互的 工作 控制d s p 与收发d s p 的数据和状态信息 这里d s p 采用的是p o l l i n g m o d e 即我们常说的轮询方式 以下是v l a c 系列语音网关中d s p 收发线程的部分代码 w h i l e 1 r o u t i n eh o s tt oa c 0 向d s p 发送命令和数据包 d e l a y 1 延时l m s r o u t i n eh o s tf r o ma c 0 从d s p 接收数据包和读取状态信息 d e l a y 1 延时l m s 3 s l i c 状态检测线程 主进程启动后 派生的另一个线程就是s l i c 状态检测线程 此线程每隔一 定时间 1 6 0 m s 检测所有s l i c 的状态 一旦发现有线路摘机或挂机 振铃 极 性反转或连线变化 则做出相应的动作来处理此事件 3 3 3 驱动模块和其它模块的交互 驱动程序是一种特殊的应用软件 它处于应用软件的最底层 直接控制硬件 负责硬件与其它软件模块的通信 可以为其它软件模块传递硬件的状态信息 并 接受其它软件模块的命令 来控制硬件的行为 如图3 7 所示 图3 7 语音网关中驱动模块和其它模块的交互 在语音网关的程序 g w l 0 0 0 和g w 2 0 0 0 中 驱动模块只是其中的一个进程 它与其它模块之间是通过消息队列进行交互的 系统为每个进程分配一个信箱 所有进程 包括自己 都可以向信箱中发送消息来进行交互 r m o s 系统中的消 北京邮电大学硕上学位论文 息结构定义如下 s t r u c tm e s s a g e s t r u c tm s gh e a dh e a d s t r u c tm e s s a g e n e x tp u i n ts i z e u i n tl e n u i n ti n d u i n tl i n e u i n tt y p e b y t ei d b y t ep a d i n g b y t em s g 1 消息队列头指针 下一条消息指针 消息总长度 大小 消息参数长度 消息参数位置指示 消息所属端口 消息发出的进程类别 消息作用标识 填充字节 消息参数字段首址 其中t y p e 字段是消息发出的进程标识 通过它可以找到发出消息的进程 i d 是消息作用的标识 它指出了本消息的基本功能 l i n e 是目的端口号 表示 接收进程要对哪个端口进行处理 m s g 字段是消息的参数 生成消息时对其动态 分配的内存计算来获得需要的长度 并填入l e n 字段 这样就可以在消息中附加 其他信息 系统为每个进程分配不同的消息参数位置偏移量 其中驱动的i n d 字 段是1 9 4 通过消息队列和信箱的方式 驱动就可以和上层协议和硬件实体交互了 驱 动程序定期检测硬件的状态 将状态信息通过消息报告给上层协议 上层协议通 过消息给驱动程序发送命令 驱动程序从其消息队列摘下该消息后相应的控制硬 件完成特定功能 图3 8 所示的进程间部分消息交互 描述了一次典型的通话过 程中驱动程序和部分模块之间的消息交互过程 2 4 北京邮电大学硕 上 学位论文 驱动进程上层协议 棼墅 拨号 堂塑璺一一 一一 它毯一一 一 图3 8 进程间部分消息交互 3 3 4 驱动程序的功能实现 驱动程序的功能主要分为3 类 初始化 检测和控制 初始化包括对驱动程 序本身的变量 数据结构赋初值 还有就是在下一节重点介绍的对各个芯片寄存 器初始化和芯片c o d e 的下载 检测是指检测硬件的工作状态 如果发生状态 变化 则立即通知上层协议进行处理 例如摘挂机检测 d t m f 音频的检测等 控制则是指根据上层协议的命令来控制相应的硬件 如振铃 开关语音通道等 基于a u d i o c o d e s 芯片的语音网关驱动程序的功能实现主要是通过控制 d s p a c 4 8 3 和c o d e c 两个芯片来完成的 靼 鞍盟 盟 北京邮电大学硕士学位论文 a c 4 8 3 芯片实时收发的语音数据包包括头部和负载两个部分 负载里面装 着编码后的语音 头部则是芯片本身规定好的字段 分为2 种 s t a t u sh e a d e r 和 c o m m a n dh e a d e r 分别用于检测和控制与d s p 相关的功能 其中s t a t u sh e a d e r 的 字段如图3 9 所示 卜 b n n u m b e r 1 51 41 31 2 1 0987654321o l 0 oi da p a 1 p c k e ts 亿e p a o 削d s l 2 e 2 0l 上t e s t0 ru rv a dv f dv o i c ev o l u m e 3 0e c ee c fm d cb f is c e 陋h p f 琶r o roc o d e r f r f 1 1 o洲 p r t l or 日 y s t 煅h 聊co m a 烈月a n o nr y p e 1 0 4 p r r lt t 3 8 od m yoi 即d t a 旺日睫n t s h o i f pp c 妊玎1 r p e i 1啪d 5 o f i v 删眶日q e r g y 5田8 舶嘿d e d i g i t p a i r s l g g a l ns g t y p eo l c a 8s i g m o d i 鼋 o a8ooaboo 0 1 v n o 0 s i g m o d e o0 c t m n o e 1 0 7 b sos i go f fo f f s e l os i go no f f s e l c 鹪os e c 0 n d c h a n g eo f f s e tof i r s tc 洲g eo f f s e t 图3 9a c 4 8 3 的s t a t u sh e a d e r 表 与其相对应的程序数据结构为 t y p e d e fp a c k e ds t m c tt a g s t a t u s h e a d e r w b r d0 w o r dp a d l 3 保留 w o r di d 5 标识目标通道 w o r da a 8 同步字节 严w b r di w o r dp a c k e ts i z e 8 整个包的字节数 w o r dp a y l o a d s i z e 8 负载的字节数 严w b r d 2 吖 w o r d p a d 2 l 保留 w o r di d i e l 通道空闲标识 w o r dt e s t 3 腑示识通道测试方法 w o r do r l h o v e r r u n 标识 w o r dt i t 1 u n d e r r u n 标识 w o r dv a d l 膊音标识 w o r dv f d 2 n o i c e f a x 标识 一 北京邮电大学硕士学位论文 一 w o r dv o i c e v o l u m e 6 音量大小控制标识 严w b r d3 o r dp a d 3 w o r d e c e w o r de c f 肋r d m a l e w o r d b f i 肋r ds c e w o r d p f e w b r d h p f e r d f o r 肋r d p a d 4 肋r dc o d e r 严w o r d4 肋r d p a d 5 w o r d d m y w o r dp r t l 肠r d p a d 6 肋r d i f pd a t ad e w o 耐t 3 0i n d r da s n l 肋r d p a d 7 w o r di f p p a e t y p e 严w b r d5 1 w o r dp a d 8 w o r df l a m e e n e r g y w o r d6 w o r dp a d 9 w o r ds i gm o d e w o r dd i g i tp a i r w o r d s i g g a i n w o r ds i g t y p e 掌w r o r d7 w o r dp a d l 0 w o r ds i go f fo f f s e t w o r dp a d l l w o r d s i g o n o f f s e t s t a t u s h e a d e r f f 保留 回声抑制标识 回声抑制冻结标识 时隙未对准检测和校准 坏帧补偿标识 静音压缩标识 p o s tf i l e r 使能标识 l i t t i g l lp a s sf i l t e r 使能标识 接收o v e r r u n 错误标识 保留 路通话所使用的语音编码标识 i 保留 发送传真所使用的哑元包标识 冲阜真协议选择 p r t l l 表示使用t 3 8 协议 f 保留 标识t 3 8 传真数据包格式 仇f p 包类型标识 a s n 1 标识 保留 标识t 3 8 传真数据包交互类型 8 保留 8 n 标识包的平均能量值 保留 肿示识包的信令类型 本程序采用i b s 信令 标识检测到的相应信号值 产生信号的能量大小 标识检测到的信号类型 l 保留 i l t a 识信号下降沿的偏移量 以毫秒为单位 保留 标识信号上升沿的偏移量 以毫秒为单位 与s t a t u sh e a d e r 相对应的从d s p 接收数据包和读取状态信息的操作步骤如 下 详细内容可参考a c 4 8 3 0 x c c 芯片手册 1 读读状态寄存器 2 如果为空 则退出 如果不为空 则在芯片的收缓冲区取p a c k e ts i z e 个字 节 3 比较a a 字段 如果不等于o x a a 则退出 否则继续步骤 4 4 将收到的头部和负载分别处理 2 7 m一小 小 小 七m m m 出2 禽 m m m m 心出m 七置 仆 小 乏置曩雹 霉曩盈髯 北京邮电大学硕士学位论文 5 设置读状态寄存器为空 6 设置h p i c 寄存器的h i n t 为0 d s p i n t 为1 b o b 为0 即模式为m s b f i r s t 产生a c 4 8 3 0 x c c 中断 不产生h o s t 中断 而c o m m a n dh e a d e r 中的字段则如图3 1 0 所示 b hn u m b e r w o r d 1 51 4 31 21 11 098765432 o o ol d a a h p a c l 日e ts l 正p 蝌 l o a dg 正 2 oi d l et e s td d 谭 e l mt g rv f d v o i c ev c i l u m e 3 o日c ee c fc i d e lb rs c ep ie h p f er doc o d 隙 4 f 醑 1 1od m yp r t lo眶l yc o m m l dh d l com o d u i t l o nt y p e 1 0 t 3 b t c pd m yp r l l o i f p0 t ae ie m e n tt 曩 1oi f pp c e tt y p e 1 l n d w o r a 衢os i g n a l i n gc o n t r o l r e f e r 幻s e c t i o n4 3 5 1a n dt a b l e4 3 9 6 蝈b0s l g m o d ed 昭i 删rs i g g a i n鬟g 1 y p e c a sos i g m o d eoabdo a bo 0 1 n oos i g m o d eo0 c 抽n o e 1 0 7旧8o 斟go f fo f f s e t0s i g o n o f f s e t c a sos e c o n dc h a n g eo f f s e to同r s tc h a n g eo f f s e t 图3 10a c 4 8 3 的c o m m a n dh e a d e r 表 可以看到c o m m a n dh e a d e r 与s t a t u sh e a d e r 的字段是大同小异的 但是具体 的功能是完全不同的 前者是反映芯片的设置和状态 后者则是要控制芯片的 与c o m m a n dh e a d e r 相对应的程序数据结构为 t y p e d e f p a c k e d s t r u c tt a g c o m m a n d h e a d e r 严w b r d0 w o r d p a d 3 保留 w o r di d 5 标识目标通道 w o r d 龃 8 同步字节控制 w o r dl w o r dp a c k e t 8 催个包的字节数 s i z e w o r dp a y l o a d s i z e 8 负载的字节数 严w b r d2 w o r dp a d 2 1 保留 w o r di d l e 1 通道空闲控制 北京邮电大学硕士学位论文 w 7 b r d t e s t 肋r dd o m w o r d t g r w o r dv f d w b r dv o i c ev o l u m e 产w b r d3 w o r dp a d 3 w o r de c e w 6 r de e l 肋r dc i d e w o r db f i w o r ds e e w o r d p f e w o r dh p f e w 0 r dr d w o r dp a d 4 w o r dc x 1 e r r o r d 4 w o r d t e p w o r d d m y w o r dp r t l w o r dp a d 5 w o r di f bd a t ad e w b r dt 3 0 i n d w b r da s n l w o r dp a d 6 w o r di f p p a c t y p e 幸w 6 r d5 w b r dp a d 7 w o r ds i g n a l i n g c t r l w 6 r d6 w o r d p a d 8 肋r ds i gm o d e w r o r dd i g i tp a i r w o r ds i g g a i n w o r ds i g t y p e 幸w 6 r d7 w o r dp a d 9 w o r ds i go f fo f f s e t w o r dp a d l 0 w o r ds i go no f f s e t c o m m a n dh e a d e r 通道测试方法控制 编解码器模式控制 产生声音方向控制 n o i c 宅 f a x 模式控制 音量大小控制 保留 回声抑制控制 回声抑制冻结控制 来电显示使能控制 坏帧补偿控制 静音压缩控制 p o s tf i l e r 使能控制 h i g hp a s sf i l t e r 使能控制 传真 来电r e l a y 控制 保留 选择本路通话所使用的语音编码 传输控制协议 发送传真所使用的哑元包控制 传真协议选择 p r a l 表示使用t 3 8 协议 保留 儿3 8 传真数据包格式控制 i f p 包类型标识控制 a s n 1 控制 保疆 忍3 8 传真数据包交互类型控制 l 保留 1 5 使能控制各种i b s 信号检测器 f f 保留 控制包的信令类型 本程序采用i b s 信令 控制相应的信号值 控制产生信号的能量大小 控制信号类型 f 保留 控制信号下降沿的偏移量 程序取值o x l f 保留 控制信号上升沿的偏移量 程序取值o x l e 与c o m m a n dh e a d e r 相对应的向d s p 发送命令和数据包的操作步骤如下 1 读写状态寄存器 2 如果不空 则退出 如果为空 则继续步骤 3 3 读程序的收发队列 如果为空 则退出 否则继续步骤 4 乏k乏佛 k k e k k b k k b 乏冠 k k k k 句b k k 写 度 2 小 2 溉 出止出止m m 止止m 幺惫 止止止止沁出出止置 j 2 5 5 3 0 5 3 5 北京邮电大学硕上学位论文 4 5 6 f i r s t 将相应的头部和负载数据写入芯片的写缓冲区中 设置写状态寄存器为不空 设置h p i c 寄存器的h i n t 为0 d s p i n t 为1 b o b 为0 即模式为m s b 产生a c 4 8 3 0 x c c 中断 不产生h o s t 中断 上文3 2 节已经简单说明了v l a c 系列语音网关所采取的3 款c o d e c 芯片 这里需要注意的就是对c o d e c 的操作和对a c 4 8 3 芯片的操作是完全不同的 二者的命令格式也不一样 对于c o d e c 来说 最重要的是芯片的寄存器号 m 也可称之为命令号 无论是检测还是控制功能 都是通过寄存器号来实现 的 对应于检测和控制 下面分别介绍对c o d e c 寄存器的读操作和写操作 读寄存器的操作步骤如下 1 通过s p i 接口 见下一节 写入读命令号x x h 如图3 1 l 即写入4 d h 2 写入一个空操作命令号 这时数据就返回到s p i 接口上面 3 如果该命令只返回一个字节 则结束该读操作 例如图3 1 3 所示的5 2 5 3 h 寄存器 如果返回多个字节 例如图3 1 1 的4 d h 寄存器 则继续步骤 2 4 对接收到的数据进行相关处理 写寄存器的操作步骤如下 1 通过s p i 接口写入写命令号x x h 如图3 1 3 即写入5 2 h 2 如果该命令需要n n 0 个i od a t a 则继续写入n 个字节的数据 例如图 3 1 3 所示的5 2 5 3 h 寄存器 还需要写入1 个字节的数据 3 否则结束该写操作 以上介绍了控制d s p 和c o d e c 两个芯片的相关命令格式和操作步骤 下 面将详细说明各种功能的具体芯片设置和实现过程 3 3 4 1 摘挂机检测 摘挂机检测是f x s 接口的基本功能 f x s 是与普通电话机相连的接口 当 用户摘挂机时 s l i c 芯片的状态会发生改变 程序就可以检测出来 如图3 一l l 所示的l e 8 8 311 2 2 1 的信令寄存器 h o o k i i 代表摘机 h o o k i 0 代表挂机 北京邮电大学硕士学位论文 4 d 4 f hr e a ds i g n a l i n gr e g i s t e r t h i sr e g4 s t e rr e a d ssg n 3 i n gd a t aw i t h1 4 f o rw i 图3 1 1l e 8 8 3 1 1 2 2 1 的信令寄存器 4 d 4 f h 这里面要提到的就是程序的摘挂机防抖保护 可能由于一些不可预知的原 因 s l i c 的摘挂机状态被改变了 而事实上此时的状态是应该不变的 所以驱 动要对该情况进行处理 有2 种防抖的方法 一个是硬件防抖 l e 8 8 3 1 1 2 2 1 芯 片的最高防抖时间是5 0 m s 另外一个就是软件防抖 当s l i c 的摘挂机状态被改 变了 驱动不急着进行相应的处理 而是隔一段时间 1 6 0 m s 再扫描s l i c 的摘 挂机状态