基于ARM7内核的IP电话设计

传统的电话网是以电路交换的方式传输语音信号的，它需要的基本带宽为64Kb/s。据统计，在正常的通话情况下，大约只有40％的时间为有声期，其余时间电路均为空占，网络带宽利用率不高。随着计算机技术的不断发展，尤其是互联网络的不断完善，基于分组交换的数据通信成为最重要的通信方式。而要在基于IP的分组网络上传输语音，就必须对模拟的语音信号进行特殊的处理，使处理后的信号可以适合在面向无连接的分组网络上传输，，这就是分组语音技术。本文介绍的就是一种基于ARM7内核的IP电话设计。

G.728编码标准

语音编码技术是IP电话的核心技术之一，编码质量的好坏直接关系到IP电话的通信质量。

G.728标准的语音编码算法是16Kb/s的声码器编码标准，采用低时延码本激励线性预测（LD-CELP）技术。线性预测器使用的是反馈型后向自适应技术，预测器系数是根据上一帧的语音量化数据进行更新的，因此算法时延较短，为0.625ms，相当于5个采样点时间，这也是G.728的帧长时间。由于使用反馈型自适应技术，因此预测器系数无须传送，唯一需要传送的是激励信号量化值，也就是码本索引值。G.728标准的语音编码算法的码本总共有1024个矢量，索引需占10比特，因此其比特率为10/0.625=16Kb/s。

G.728标准的语音编码的主要特点有：算法时延短，仅为0.625ms；一路编码时延小于2ms；传输比特率为16Kb/s；MOS值为4.173，达到了长途通信质量。

由于G.728标准的语音编码算法的时延短，语音传输比特率可以满足IP电话的应用要求，所以选用G.728标准的语音编码算法作为IP电话的编码算法。

硬件系统设计

TMS470R1A256属于TI TMS470R1x通用16/32位精简指令微控制器系列。该系列采用高速的ARM7内核，从而保证了其高性能、高吞吐量和编码空间效率。

系统的主要作用是充分利用ARM7内核高速的数据处理能力，以减轻计算机CPU的负担；语音的录入和输出系统也单独分离出来，这样可以更好的和MCU进行数据传输，减少不必要的中间环节，减少时延。最后，通过高速的PCI总线，将数据传送给计算机。系统的总体结构框图如图1所示，各模块的具体功能如表1所示。

图1 系统总体结构框图

1 MCU与Flash的通信

由于TMS470R1A256的I/O接口电压为3.3V，而AM29F101B的接口电压为5V，所以在接口部分需要进行电压转换，并且AM29F101B的片选信号（CE）和输出使能信号（OE）需要地址译码。这些工作均由一片复杂的可编程逻辑器件（CPLD）来完成。

由于AM29F101B的接口速度较慢，所以TMS470R1A256和AM29F101B之间的接口必须插入软件等待状态，具体要插入的软件等待状态数目可以由数据手册计算得到或在调机时由试验得到。TMS470R1A256与AM29F101B之间的接口电路如图2所示。