基于ARM的局域网IP电话设计

几个关键问题的解决

摘挂机检测与号盘号码接收

AT75C220提供若干用户自定义的通用I/O接口。只需通过一定的硬件连接和软件编程，就可以实现摘挂机状态的检测与用户所拨号码的接收。

来话振铃

AT75C220内部寄存器中有专门指示有无来话的比特位。应用软件定期检测该比特，一旦发现有来话，立即通过某一个事先编程确定的通用I/O口送出振铃指示信号，该信号可作为振铃电路的使能信号。

话音处理模块

话音处理的功能均由ARM7TDMI控制OakDSPCore共同完成。

在进行IP通话时，将模拟前端电路送来的64Kbit/s PCM数字话音信号进行压缩，送至网络接口模块；同时将网络接口模块送来的压缩话音信号进行解压，形成64Kbit/s PCM数字话音信号送至模拟前端。

通过对OakDSPCore的灵活编程，VoIP话机可以方便地实现语音留言的录音和回放功能。

在用户从号盘拨号时，通过编程启动OakDSPCore的DTMF信号发生器功能，在用户听筒里产生相应的双音多频信号。如果需要，该DTMF信号还可以象话音信号一样经压缩编码后发送出去。

话音压缩和解压采用G.723.1算法。为了执行有效的语音压缩，必须考虑很多重要的因素。首先，当所有通道都工作时，必须确保性能没有任何下降。数据包必须是可配置的，以确保最大的灵活性。此外，本课题采用的G.723.1算法采用了话音激活检测技术,VAD技术是自适应增益控制的基础，能进一步实现带宽压缩功能，可以和自适应噪音发生器配套在一起使用。VAD技术使发送端能够检测本地发声的间隙并在此期间不再发送完整的话音帧，而代之以比特量更少的静态插入描述帧，此帧仅含有解码器输入端所需产生噪音的参数，使接收端据此产生适当的背景噪音，从而让通话效果接近真实的条件，进一步降低编码速率。VAD门限值的确定是准确判断有声/无声的关键因子。比如长时间的连续讲话会升高背景噪声的估计值，以及相应的门限，从而使得紧接着发生的低幅值的讲话未被检测到。一个解决办法是当检测到话音时改变低通滤波器的截止频率，也就是在有声/无声时采用了不同的方法估计噪声能量。

话音质量

网络延时和抖动是影响语音质量的关键因素。打包也是影响时延的重要因素，打包的实时性和打包效率是一对矛盾，聚集多少信息量再打包与带宽紧密关联，必须找到一个恰当的门限。"抖动"是分组交换的特有现象。消除抖动的方法是接收方采用"抖动缓存器"来弥补分组网络的不可靠。此缓存器可以是一个动态队列，接收方根据RTP时间戳来确定网络的流量状况，从而适时的改变缓存器的大小。具体实现时可建立一个环形队列指针表来管理占用的缓存区。若要简单实现的话可以设定一个固定数目的数组，然后标识几个标志位进行管理控制即可。此外，回波抵消也是重要方面之一，好的回波对消器要具有较短的收敛时间和很小的残留回波，可靠地检测重音，且能处理背景噪声和窄带信号。本课题中运用了DSP中的G.165算法最大限度的消除话音回声。

局域网IP电话作为一种新兴通信终端产品，有着很大的发展空间，目前已出现多种样品形式，但总的趋势是：硬件简单、集成度高，软件的实时性、可靠性好，同时还需要支持多种业务类型。文中所提出的设计方案较好的把握了这一趋势。该设备既能对用户保持传统电话的操作流程，又能与广域网进行无缝对接，大大降低了通信成本，具有很强的实用性。