嵌入式网络终端的语音传输系统设计

　　引言

　　嵌入式系统因其满足系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗的要求，已经被广泛地应用在交通、商业/金融、工业控制、医疗等各个领域。目前，嵌入式网络应用技术已经成为了国际研究的热点技术，许多IT行业的公司也都在研发相应的嵌入式网络终端。

　　电话是人们最常使用的交流工具，随着互联网的迅速发展，基于IP网络的语音通信成为了人们研究的热点。传统电话的语音传输质量和可靠性都很好，但资费较高，特别是打国际长途时;而基于IP网络的语音通信由于是在Internet上传输信号，大大节省了通信线路的成本，从而降低了VOIP资费，使其拥有了巨大的市场潜力。

　　目前，VOIP系统现有的终端软件，如Skype*、UUCall*、KC*、Mierosoft公司的Netmeeting等，都是基于PC机的，难以运行在嵌入式网络终端这种资源有限的设备上。同时，许多类库中的函数在PC机上可以正常运行，而WinCE嵌入式操作系统却不支持，因此不能直接对VOIP系统现有的终端软件进行简单的裁剪。

　　1 嵌入式网络终端的硬件设计

　　1.1 系统硬件结构

　　如图1所示，系统由嵌入式网络终端、电源模块、以太网口模块、串口和USB接口模块、显示模块(触摸屏)、语音采集和播放模块、外部数据存储模块以及系统工作状态指示和接口模块构成。其中，嵌入式网络终端采用三星公司专门针对手持设备而设计的S3C2440A-40微处理器。

　　1.2 语音采集和播放模块

　　语音采集和播放模块的作用是将音频模拟信号转换为数字信号，并对信号进行PCM编码。其电路如图2所示。采用Philips公司的UDA1341 TS型立体声音频CODEC进行音频编解码。该芯片提供2个麦克风输入，可实现单端输入、差分输入等灵活配置，并设置了可编程增益放大器和自动增益控制器，可保证高质量的音频获取;同时，还集成了听筒和喇叭输出的驱动器，喇叭音量可以通过编程调整。S3C2440A-40微处理器与UDA1341TS编解码器通过I2S总线直接相连，并采用DMA发送/接收方式，完成系统的录音和放音。

　　1.3 嵌入式操作系统

　　嵌入式操作系统采用了微软公司研发的WinCE。它是一款功能强大的32位嵌入式实时操作系统，具有多线程、多任务、完全抢占式的特点，是专为各种受到严格资源限制的硬件系统所设计的。WinCE支持多种硬件外围设备，同时内置的标准通信能力使WinCE能够访问Internet并收发E-mail或浏览Web。除此之外，WinCE特有的与Windows类似的用户界面使最终用户易于使用。

　　2 VOIP技术

　　2.1 VOIP的基本原理

　　VOIP(Voice Over Internet Protocol)是以IP分组交换网络为传输平台，通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解码解压处理后恢复成原来的语音信号，从而达到由IP网络传送语音的目的。其特点是可以将一路语音数据压缩为8 kb/s甚至更低，同时可使用户不需要独占医疗线路资源，从而提高了线路利用率，并大大降低了资费成本。