VoIP语音卡在路由器中的应用及硬件设计

VoIP语音卡在路由器中的应用及硬件设计

摘要：介绍了VoIP语音卡在路由器中的应用，详细描述了一款应用于路由器的语音卡的硬件结构及其工作方式。

１ ＶｏＩＰ在路由器中的应用

近年来，ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）给通信市场带来了强大的冲击。ＩＰ语音业务推出后，由于其在通话费用上比传统电话具有突出的优势，因而受到了广泛欢迎。ＶｏＩＰ技术在路由器中应用，可以大大节省有多个部门在不同地方办公的企业或机构的电话费用。图１为一个ＶｏＩＰ路由器在公安分局与派出所间应用的方案。

派出所网点的路由器ＤＣＲ－２５０１Ｖ和ＤＣＲ－２５０９Ｖ使用ＦＲ（帧中继）或ＤＤＮ线路同分局的ＤＣＲ－３６６０实现互连，各网点的计算机可通过路由器连接分局的局域网或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，实现数据通信；同时，ＤＣＲ－２５０１Ｖ或ＤＣＲ－２５０９Ｖ通过ＦＸＳ语音端口连接普通电话机，分局路由器通过Ｅ＆Ｍ接口和ＰＢＸ连接，这样既可以实现内部各部门间的数据通信，同时还可进行零费用的语音通话。

ＶｏＩＰ在费用上呈现巨大优势的原因在于其利用了计算机通讯的分组化、数字化传输技术，先对语音数据按照一定的语音压缩标准进行压缩编码处理，然后把这些数据按ＩＰ相关协议打包，再将数据包通过ＩＰ网络传输到接收端，接收端将这些以不同顺序到达的数据包按其本身顺序串起来，并经过解码解压恢复出原来的语音信号。与传统的语音业务相比，ＶｏＩＰ在时间延迟、话音质量等方面存在缺陷。可以采用一些先进的协议如资源预留协议（ＲＳＶＰ）和不同类型服务（Ｄｉｆｆｓｅｒｖ）等方案来尽可能的优化语音数据包的传输，以减少传输延迟和拥塞。

目前，ＶｏＩＰ的标准主要有国际电信联盟技术部（ＩＴＵ－Ｔ）建议的Ｈ．３２３系统和ＩＥＴＦ建议的会话发起协议（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＳＩＰ）系统两种。前者主要在电信网络上实现多媒体业务制订，技术已趋成熟。后者基于动态的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ模式建网，是基于软交换技术的面向网络会议和电话的简单信令协议。在我国，主要选用Ｈ．３２３技术标准来实现ＶｏＩＰ，在Ｈ．３２３系列标准中，音频压缩编码标准有Ｇ．７１１、Ｇ．７２２、Ｇ．７２３和Ｇ７２９等。

本文将介绍一种已经应用于路由器产品中的ＶｏＩＰ语音卡的硬件设计和工作原理。

２ ＶｏＩＰ语音卡硬件结构

该语音卡基于ＡｕｄｉｏＣｏｄｅｓ公司的ＶｏＰＰ（Ｖｏｉｃｅ Ｏｖｅｒ Ｐａｃｋｅｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，即语音包处理器）ＡＣ４８３０２设计，采用ＰＣＩ接口界面，可提供两个ＦＸＳ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）语音／传真接口，可以方便灵活地应用于本公司开发的系列路由器中，实现ＶｏＩＰ功能。其硬件结构框图如图２所示，以下介绍各部分硬件的原理和作用。

２．１ ＰＣＩ接口

路由器主板与语音卡之间通过ＰＣＩ总线连接，便于通用。采用了ＰＣＩ接口芯片ＰＬＸ９０３０实现语音卡本地总线（ＨＰＩ）与ＰＣＩ总线之间的转换。由于语音卡上数据流量不大，不需要利用如ＤＭＡ方式主动向路由器主板上的Ｍｅｍｏｒｙ空间传递数据。因此，语音卡工作于ＰＣＩ的从模式方式，ＡＣ４８３０２通过中断方式接收或发送语音数据，ＰＣＩ总线的数据宽度和速度为３２位／３３ＭＨｚ。

２．２ ＣＰＬＤ部分

ＡＣ４８３０２采用８位并行的主处理器接口ＨＰＩ与外部ＣＰＵ（即路由器ＣＰＵ）进行数据交换。在本设计中，ＨＰＩ接口与ＰＬＸ９０３０的本地总线接口时序稍有差别，经过ＣＰＬＤ进行调整。另外，路由器ＣＰＵ还可通过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、低价格的双通道语音包处理器，其内部集成了一个ＤＳＰ内核。该芯片的主要特性如下：

·支持两个通道的语音压缩编码，语音压缩标准包括Ｇ．７２９Ａ、Ｇ．７２３．１、Ｇ．７２７、Ｇ．７２６、Ｇ．７１１。

·兼容Ｔ．３８或ＦＲＦ．１１传真中继（２．４～１４．４ｋｂｐｓ）。

·呼叫ＩＤ产生和检测，呼叫进程和用户定义语音的检测和产生。

·兼容Ｇ．１６８的２５ｍｓ回声消除。

·高性能的有效语音检测（ＶＡＤ）和舒适噪声产生（ＣＮＧ）。

·ＤＴＭＦ检测和产生。

·Ａ律／μ律可选的Ｃｏｄｅｃ接口，具有输入输出增益控制。

·ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ接口。

·并行的主处理器接口（ＨＰＩ）。

ＡＣ４８３０２各部分硬件接口如图３所示。

图4 AC48302 HPI存储器的映射关系

２．３．１ 语音接口（Ｖｏｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

语音接口提供未压缩的语音、传真数据的输入输出通道。语音接口对外提供四根信号线构成ＰＣＭ总线，直接连接外部ＣＯＤＥＣ芯片的ＰＣＭ Ｈｉｇｈｗａｙ。这四根信号线为ＰＣＭＩＮ、ＰＣＭＯＵＴ、ＰＣＭＣＬＫ、ＰＣＭＦＳ。ＰＣＭＩＮ输入从ＣＯＤＥＣ送来的ＰＣＭ信号，ＡＣ４８３０２内部的ＤＳＰ按照相应标准（如Ｇ．７２９）压缩后从ＨＰＩ口交给路由器ＣＰＵ转发。ＰＣＭＯＵＴ则相反，ＡＣ４８３０２将路由器ＣＰＵ送来的语音数据按照合适的

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