VoIP語音卡在路由器中的應用及硬件設計

摘要：介紹了VoIP語音卡在路由器中的應用，詳細描述了一款應用于路由器的語音卡的硬件結構及其工作方式。

１ ＶｏＩＰ在路由器中的應用

近年來，ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）給通信市場帶來了強大的沖擊。ＩＰ語音業(yè)務推出后，由于其在通話費用上比傳統(tǒng)電話具有突出的優(yōu)勢，因而受到了廣泛歡迎。ＶｏＩＰ技術在路由器中應用，可以大大節(jié)省有多個部門在不同地方辦公的企業(yè)或機構的電話費用。圖１為一個ＶｏＩＰ路由器在公安分局與派出所間應用的方案。

派出所網點的路由器ＤＣＲ－２５０１Ｖ和ＤＣＲ－２５０９Ｖ使用ＦＲ（幀中繼）或ＤＤＮ線路同分局的ＤＣＲ－３６６０實現互連，各網點的計算機可通過路由器連接分局的局域網或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，實現數據通信；同時，ＤＣＲ－２５０１Ｖ或ＤＣＲ－２５０９Ｖ通過ＦＸＳ語音端口連接普通電話機，分局路由器通過Ｅ＆Ｍ接口和ＰＢＸ連接，這樣既可以實現內部各部門間的數據通信，同時還可進行零費用的語音通話。

ＶｏＩＰ在費用上呈現巨大優(yōu)勢的原因在于其利用了計算機通訊的分組化、數字化傳輸技術，先對語音數據按照一定的語音壓縮標準進行壓縮編碼處理，然后把這些數據按ＩＰ相關協議打包，再將數據包通過ＩＰ網絡傳輸到接收端，接收端將這些以不同順序到達的數據包按其本身順序串起來，并經過解碼解壓恢復出原來的語音信號。與傳統(tǒng)的語音業(yè)務相比，ＶｏＩＰ在時間延遲、話音質量等方面存在缺陷�？梢圆捎靡恍┫冗M的協議如資源預留協議（ＲＳＶＰ）和不同類型服務（Ｄｉｆｆｓｅｒｖ）等方案來盡可能的優(yōu)化語音數據包的傳輸，以減少傳輸延遲和擁塞。

目前，ＶｏＩＰ的標準主要有國際電信聯盟技術部（ＩＴＵ－Ｔ）建議的Ｈ．３２３系統(tǒng)和ＩＥＴＦ建議的會話發(fā)起協議（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＳＩＰ）系統(tǒng)兩種。前者主要在電信網絡上實現多媒體業(yè)務制訂，技術已趨成熟。后者基于動態(tài)的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ模式建網，是基于軟交換技術的面向網絡會議和電話的簡單信令協議。在我國，主要選用Ｈ．３２３技術標準來實現ＶｏＩＰ，在Ｈ．３２３系列標準中，音頻壓縮編碼標準有Ｇ．７１１、Ｇ．７２２、Ｇ．７２３和Ｇ７２９等。

本文將介紹一種已經應用于路由器產品中的ＶｏＩＰ語音卡的硬件設計和工作原理。

２ ＶｏＩＰ語音卡硬件結構

該語音卡基于ＡｕｄｉｏＣｏｄｅｓ公司的ＶｏＰＰ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｐａｃｋｅｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，即語音包處理器）ＡＣ４８３０２設計，采用ＰＣＩ接口界面，可提供兩個ＦＸＳ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）語音／傳真接口，可以方便靈活地應用于本公司開發(fā)的系列路由器中，實現ＶｏＩＰ功能。其硬件結構框圖如圖２所示，以下介紹各部分硬件的原理和作用。

２．１ ＰＣＩ接口

路由器主板與語音卡之間通過ＰＣＩ總線連接，便于通用。采用了ＰＣＩ接口芯片ＰＬＸ９０３０實現語音卡本地總線（ＨＰＩ）與ＰＣＩ總線之間的轉換。由于語音卡上數據流量不大，不需要利用如ＤＭＡ方式主動向路由器主板上的Ｍｅｍｏｒｙ空間傳遞數據。因此，語音卡工作于ＰＣＩ的從模式方式，ＡＣ４８３０２通過中斷方式接收或發(fā)送語音數據，ＰＣＩ總線的數據寬度和速度為３２位／３３ＭＨｚ。

２．２ ＣＰＬＤ部分

ＡＣ４８３０２采用８位并行的主處理器接口ＨＰＩ與外部ＣＰＵ（即路由器ＣＰＵ）進行數據交換。在本設計中，ＨＰＩ接口與ＰＬＸ９０３０的本地總線接口時序稍有差別，經過ＣＰＬＤ進行調整。另外，路由器ＣＰＵ還可通過ＣＰＬＤ控制ＣＯＤＥＣ和ＳＬＩＣ芯片。

２．３ ＡＣ４８３０２芯片

ＡＣ４８３０２是ＡｕｄｉｏＣｏｄｅｓ公司推出的一款低功耗、低價格的雙通道語音包處理器，其內部集成了一個ＤＳＰ內核。該芯片的主要特性如下：

·支持兩個通道的語音壓縮編碼，語音壓縮標準包括Ｇ．７２９Ａ、Ｇ．７２３．１、Ｇ．７２７、Ｇ．７２６、Ｇ．７１１。

·兼容Ｔ．３８或ＦＲＦ．１１傳真中繼（２．４～１４．４ｋｂｐｓ）。

·呼叫ＩＤ產生和檢測，呼叫進程和用戶定義語音的檢測和產生。

·兼容Ｇ．１６８的２５ｍｓ回聲消除。

·高性能的有效語音檢測（ＶＡＤ）和舒適噪聲產生（ＣＮＧ）。

·ＤＴＭＦ檢測和產生。

·Ａ律／μ律可選的Ｃｏｄｅｃ接口，具有輸入輸出增益控制。

·ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ接口。

·并行的主處理器接口（ＨＰＩ）。

ＡＣ４８３０２各部分硬件接口如圖３所示。

圖4 AC48302 HPI存儲器的映射關系

２．３．１ 語音接口（Ｖｏｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

語音接口提供未壓縮的語音、傳真數據的輸入輸出通道。語音接口對外提供四根信號線構成ＰＣＭ總線，直接連接外部ＣＯＤＥＣ芯片的ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ。這四根信號線為ＰＣＭＩＮ、ＰＣＭＯＵＴ、ＰＣＭＣＬＫ、ＰＣＭＦＳ。ＰＣＭＩＮ輸入從ＣＯＤＥＣ送來的ＰＣＭ信號，ＡＣ４８３０２內部的ＤＳＰ按照相應標準（如Ｇ．７２９）壓縮后從ＨＰＩ口交給路由器ＣＰＵ轉發(fā)。ＰＣＭＯＵＴ則相反，ＡＣ４８３０２將路由器ＣＰＵ送來的語音數據按照合適的

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