传统的语音通讯是以公共沟通电话网（PSTN）为语音体系进行话音沟通，该体系以电路沟通为通讯根底，信道运用率低、通讯资费较高。而跟着通讯技能和网络的快速开展，越来越多的用户选用IP网络进行语音通讯与视频通话，该通讯体系选用分组沟通为根底，具有灵敏的事务扩展才能和低价的话费价格。从2013年开端到现在，工信部现已发放了两批虚拟运营商车牌，此举必然会进一步推进国内市场的网络语音开展。
本文选用嵌入式处理器、以太网操控芯片、音频处理芯片规划出一款语音通讯终端，该终端经过音频收集、播映语音、处理器进行数据处理，经过网卡进行数据传送与接纳，然后完结终端的语音通讯功用。
1 硬件电路规划
网络语音终端体系硬件由微处理器、以太网通讯模块、音频处理模块、电源等模块组成。该终端体系各个模块之间进行数据交互的示意图如图1所示。
网络语音终端发动音频模块后，从麦克风拾取语音进行A/D转化收集，把语音信号转化为数字信号，经I2S总线送给处理器处理，并经过以太网通讯模块把数据发送到IP网络上；从IP网络上把数据取出，经处理器处理后，由I2S总线送给音频模块进行D/A转化，然后把语音信号送给扬声器播映语音。
体系选用S3C2440微处理器完结数据处理，运用DM9000CEP以太网操控芯片来完结与IP网交互，而且选用UDA1341TS音频芯片进行语音收集及播映。其他接口电路比较常见，这儿不再赘述。
1.1 以太网通讯模块
主控芯片选用三星公司的S3C2440通用32位微处理器，该处理器选用ARM920内核，具有低功耗、处理核算才能强等特色。以太网操控芯片选用DAVICOM（联杰）公司的DM9000CEP芯片。该芯片支撑16位数据传输，集成10/100M自适应收发器，能够主动和谐功用将主动完结装备以最大极限地合适其线路带宽，且支撑IEEE802.3x全双工流量操控。
为完结DM9000CEP与S3C2440的衔接，对两者间的数据、地址、操控三大总线进行衔接和转化。因为S3C2440是32位微处理器，可寻址1G的地址空间，但其只要27根地址线，理论上只能寻址2的27次方（即128M）的地址规模。所以引出了8根BANK线（对应nGCS0~nGCS7），用这8根线来选通和封闭不同的存储器，完结1G地址空间的寻址。本文DM9000与S3C2440之间数据沟通，是经过NGCS4线挑选基址为0x2000 0000来完结的。图2给出了S3C2440与DM9000CEP的衔接办法。
1.2 音频处理模块
音频处理芯片选用Philips公司的UDA1341TS音频芯片，该芯片内部集成了立体声的ADC、DAC，能够完结模仿信号和数字信号的彼此转化，并可用可编程增益操控（PGA）和主动增益操控（AGC）来对模仿信号进行操控，该芯片还供给数字信号处理功用。微处理器经过L3总线接口对音频芯片进行操控。其与处理器衔接图如图3所示。
UDA1341TS音频芯片供给一组I2S总线接口和一组L3总线接口。其间，I2S总线接口包含音频体系时钟线（SYSCLK）、位时钟输入信号线（BCK）、字挑选输入线（WS）、数据输出信号线（DATAO）、数据输入信号线（DATAI）。而L3总线接口由时钟线、数据线以及形式挑选线组成。S3C 2440处理器经过这两组总线接口完结与UDA1341TS芯片之间的音频数据交互及操控。
2 软件完结
网络语音终端体系软件部分首要由体系初始化、语音收集播映模块、网络通讯模块等部分构成。
2.1 体系初始化
运用UDA1341TS芯片与I）M9000CEP芯片之前，需求对芯片内部的寄存器进行初始化。
DM9000CEP芯片的初始化设置工作办法：经过CMD与ADDR2引脚相连，高电平时为数据端口，低电平时为地址端口。CS与NGCS4引脚相连，挑选DM9000CEP的端口基址为0x2000 0000，偏移300个单位。发送给DM9000的地址信息固定放在0x2000 0300上，把寄存在该地址的数据放在0x2000 0304，选用此办法可对DM9000CEP内部的寄存器进行操作，如发动、复位、TX操控、RX操控以及MAC地址初始化等。其代码如下：
UDA1341TS芯片的初始化工作需求与L3的总线衔接，该L3总线是MCU经过GPB2、GPB3、GPB4三个引脚来模仿操控，用于处理器装备UDA1341内部的寄存器。UDA1341有两种形式：地址形式和数据传输形式。地址形式标明传输的是地址信息，它的高6位永远是000101，低两位用来标明形式是状况形式、数据0形式仍是数据1形式，其间状况形式首要用于装备UDA1341的各类初始状况：选用频率、ADC、DAC等；数据形式首要用于改进音频输入、输出的作用、音量巨细调理等。
此外，要初始化S3C2440芯片内部的特别寄存器，对I2S、DMA、中止相关的各个寄存器进行初始化设置，以及各个引脚功用的设置，如把GPF7引脚设置为EINT7外部中止功用引脚，当以太网网卡接纳到数据，此引脚电平就会因中止跳变以使程序进入网卡中止接纳处理函数。
2.2 语音收集播映模块
完结实时语音通话，UDA1341TS芯片在录音一起也有必要完结放音功用。数据传输运用两个DMA通道。其录音进程为：音频芯片从麦克风中拾取声响信号进行采样、量化、编码，把收集到的数据经过I2S总线传给DMA1通道，并经过内部总线传到内存缓冲区中，之后送给处理器处理。放音：内存从处理器中获取数据，经过内部总线传给DMA2通道，之后经过I2S总线把数据传给音频芯片送给扬声器播音。经过选用DMA通道数据传输办法，处理器不需求花很多时刻参加数据的传输，有足够的时刻来处理其他事情。
本规划需求完结全双工语音通讯功用，本终端选用双缓存的规划办法，缓存处理机制以录音为例，体系在运用缓存2来寄存音频设备量化好的数据时，CPU则处理缓存1的数据，当设备填充完缓存2，则转向缓存1进行填充，此刻CPU处理缓存2的数据，如此不断循环替换，其处理进程如图4所示。
其录音与播映进程都选用双缓存规划方案，以录音为例，程序流程图如图5所示。
2.3 网络通讯模块
处理器首要将从麦克风采样的数据信号封装陈规则格局（其封装进程如图6所示，封装到14字节以太网层），然后把封装好的数据交给DM 9000CEP驱动部分的发送函数dm_tran_packet（unsigned char*datas，intlength），经过设置TCR的发送恳求位将数据发送出去，数据发送进程便是对数据打包的进程。而数据的接纳是经过DM9000CEP的网络中止函数DM9000ISR（）进行的，网卡每接到一个数据包将会发生一个中止，进入中止处理函数，按规则的格局从数据包中取出其语音数据，之后数据经处理器处理送到扬声器上播映外音。网络各层数据封装如图6所示。
语音数据进行封装之后，不管是发送数据帧仍是接纳数据帧，都需求底层网卡驱动函数供给服务，本文以发送数据帧为例，简述底层网卡驱动原理，在发送数据和接纳数据进程中，特别需求留意的是封闭网卡中止，以防打断数据处理进程。DM9000CEP内部有3 KB的SRAM用于发送数据缓存。在发送之前，数据是暂存在这个SRAM中的。当需求接连发送时，需求用DM9000CEP寄存器MWCMD赋予数据端口，这样就指定了SRAM中的某个地址，而且在传输完一个数据后，指针会指向SRAM中的下一个地址，然后抵达接连拜访数据的意图。假如在此进程中抵达发送数据缓冲区结尾，指针将折回缓冲区的最初。发送数据帧的流程图如图7所示。
3 终端语音测验成果
运用ADS软件将程序编译成可执行文件，下载到语音终端A和B上。在两个终端别离接上麦克风和耳麦进行话音通讯，经过试验验证了体系能够进行明晰的语音对话。别的，可将终端A的麦克风接口与函数信号发生器相接，终端B的扬声器接口与示波器相连。函数信号发生器将正弦信号送给终端A，其频率为1 kHz，起伏为100mVpp。在示波器上能够看到经扩大的正弦信号，其输出信号波形如图8所示。测验成果标明，该网络语音终端体系能够应用于长途网络语音通讯。
结语
本文作者运用嵌入式技能开发的网络语音终端具有可靠性高、操控界面强壮以及可扩展性好的特色，使该终端可不经过核算机、直接连上网络进行数据传输，能充分运用现有网络通道完结方便的语音通话。
