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基于ARM的局域网IP电话设计
摘要: 局域网IP电话使用统一的网络通信设备和布线来传输话音和数据。 在传统的PBX (专用小交换机)系统中,话音呼叫通过与办公PBX连接的一系列标准话音线路进入办公室,即通过一种专用设备在标准的电话配线上接收和疏导话音业务量。然而在LAN电话话音网络中,话音呼叫通过基于IP的PBX进行接收和疏导,而这种IP PBX是与现有的数据网络连接的。IPPBX可以是一种独立的解决方案,也可以分解为几种分散的装置。
关键词: ARM 局域网 IP电话
Abstract:
Key words :

由于计算机网络技术发展与更新比PBX快,设备价格降幅大,建立一个以Internet(或Intranet)为基础的IP电话网络,以替代传统电话设备系统成为企业的目标。

局域网IP电话

局域网IP电话使用统一的网络通信设备和布线来传输话音和数据。 在传统的PBX (专用小交换机)系统中,话音呼叫通过与办公PBX连接的一系列标准话音线路进入办公室,即通过一种专用设备在标准的电话配线上接收和疏导话音业务量。然而在LAN电话话音网络中,话音呼叫通过基于IP的PBX进行接收和疏导,而这种IP PBX是与现有的数据网络连接的。IPPBX可以是一种独立的解决方案,也可以分解为几种分散的装置。具体功能框图如图1所示。

该IP电话的主要优点:

·可方便的移动和增加终端设备;

·支持多媒体终端;

·有利于发展计算机电话集成技术;


                                                         图1 局域网IP电话功能模块图


                                              图2 AT75C220的结构框图


                                                                 图3 IP话机构造图

硬件平台

通常硬件的基本设计要求是:高密度、低功耗和低成本。而VoIP的许多性能都对应特定的应用需求,诸如:(1)系统分割,包括分组数据包集合和路由;(2)定义产品功能的软件性能;(3)满足高可用性的网络管理能力。

LAN电话产品工作在纯IP方式下,所以话机在接入广域网后,在网络管理方面应该是兼容的。本方案的VoIP话机是一种网关下移的终端产品,无需通过网关就可将此设备直接接入以太网中,配置好相关的地址信息就可以使用。 它的开发基于Atmel公司的AT75C220开发板。AT75C220是专为各种因特网应用而设计的高性能处理器芯片。它的核心部件—ARM7TDMI微处理器运行能力为40MIPS,专门用于话音处理的OakDSPCore协处理器(图2中的话音处理芯片),运行能力可达60MIPS。两者之间信息的交互采用高效的双端口mailbox机制。这就决定了AT75C220能综合通用CPU的控制功能和专用CPU的信息处理功能,提高了系统的集成度,同时ARM处理器的操作指令比较简单,降低了开发的复杂度。

AT75C220开发板除了具备用于连接计算机的标准串行接口和连接电话手柄的RJ11接口外,还有两个标准RJ45以太网接口用于连接网守。ARM7TDMI核心处理器控制整个VoIP话机的运行,并提供通用I/O接口用于连接拨号键盘、液晶显示器和振铃电路。AT75C220的结构框图如图2所示。

AT75C220开发板上装有存储应用程序的闪存(flash)。计算机利用超级终端程序通过开发板上的串行接口可以与AT75C220芯片进行信息交互,实现对flash的应用程序编程和其它软件管理功能。开发AT75C220应用软件的PC机必须启动运行siap-mClinux操作系统。应用程序开发完毕后,通过220software set提供的工具将包含应用程序及操作系统内核的img文件下载到220开发板上的flash中,最终完成系统的开发。

VoIP话机的构造如图3所示。其用户接口部分与普通话机无异,显示器用来显示相关的信息,如发起呼叫时所拨的号码、来电显示等。此外,VoIP话机可以由串行口与个人数字助理(PDA)设备相连,实现软件升级、自动拨号等功能。话音接口的功能是实现话音模拟信号与标准64Kbit/s PCM信号之间的相互转换。网络接口负责话音分组的发送和接收以及各种呼叫信令的交换。VoIP话机通过RJ45插头与局域网上的网守相连。



软件实现

该实现依赖于网络协议栈和实时操作系统(RTOS)。多数应用系统需要RTOS以便同时处理多个流程和呼叫。 采用的RTOS应具有以下特点以满足通信协议的复杂性:系统内核小;中断处理时间短;连续运行时间长;多个毫秒级或微秒级定时器的处理能力。ARM-mClinux是非常优秀的嵌入式实时操作系统,它提供了多种用于实时系统开发、调试、和运行的功能,如多任务机制、内核可裁剪、网络功能、实存储器管理策略等。同时,Linux的内核源代码是完全公开的,这对降低开发成本、提高软件开发的复用度等方面无疑是十分有利的。

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