基于PXA255的VoIP語音傳輸系統研究

摘要：文章研究IP語音傳輸系統的總體架構，實現了一個基于PXA255處理器的嵌入式IP電話終端硬件平臺，為該平臺建立了一個優化的嵌入式Linux環境，并研究基于GSM 06．10語音編解碼實現，設計了一個IP語音實時傳輸系統，實現了IP語音的網絡實時傳輸功能。
關鍵詞：語音壓縮；網絡電話；嵌入式Linux；實時傳輸

0 引言
VoIP是基于Internet的新型數字化傳輸技術，是IP網上通過TCP／IP協議實現的一種電話應用技術。這種應用包括PC對PC、PC對電話、電話對電話等連接方式，其業務主要包括語音業務、E-mail、實時電話、實時傳真等多種形式。與傳統電話相比，IP電話的優點主要是節省帶寬、通話費用低、易于開發增值業務、體系結構開放，有利于多種通信方式的統一。對VoIP技術的研究主要圍繞改善IP電話服務質量來進行，尤其是使用先進的硬件技術、可靠的實時傳輸技術和能隨著網絡狀況自適應調整速率的低速率語音編碼技術等研究及工程熱點。
研究與實現基于嵌入式處理器的VoIP語音傳輸系統，可集成嵌入式系統、網絡通訊、多媒體和語音處理等應用領域內的前沿技術，將嵌入式系統的高性能、低功耗、網絡通訊的低成本特性融合于一體，經過進一步完善后可以取代固定電話，并發展可視電話等信息終端，可以實現電話網、廣播電視網與Internet網的整合，具有很大的經濟和技術優勢。

1 PXA255嵌入式處理器
本文研究與設計的嵌入式IP數字語音系統將在以太網環境中工作。與目前大多數基于PC的IP電話終端相比，選擇嵌入式IP電話終端具有如下優勢：
(1)嵌入式硬件平臺可以進行裁減和定制，因而可以大幅降低IP電話終端成本；
(2)可以定制嵌入式軟件平臺，容易升級，實時性好，而基于PC機的IP電話占用資源多，操作系統復雜，容易死機；
(3)嵌入式IP電話終端功耗低，可以使用電池進行供電，因而系統具有小型化、便攜的特點，這是PC所無法比擬的。
PXA255處理器是Intel公司帶ARM核的多媒體處理器。PXA255處理器的內部功能模塊框圖見圖1所示。

PXA255處理器具有如下特色：核心頻率支持100～400MHz；多種系統存儲器接口；外設資源非常豐富：有PCMCIA／Compact Flash卡控制引腳、LCD控制器、全功能UART、USB客戶端、AC97控制器、15個靈活的GPIO引腳等。

2 VoIP的嵌入式Linux環境構建
嵌入式IP吾音終端使用的嵌入式Linux平臺可分為三個層次：應用軟件層次、Linux內核層次和設備驅動層次。其中平臺無關部分包括：Linux實時內核、文件系統、應用軟件等部分；平臺相關部分包括：硬件驅動的改造和啟動過程改造，我們需要針對不同平臺進行代碼改造，
編寫各種驅動。由圖2可知，Linux對各種設備的操作都是以文件的形式進行的。

基于RTP協議的語音實時網絡傳輸軟件，位于Linux網絡結構的Socket應用層，如圖3所示。在嵌入式Linux平臺上利用Socket系統函數實現語音傳輸的RTP應用。在具體編程時，Linux平臺上可供選用的語言有C、C++等。在這里我們也采用C語言，并采用編譯器Arm-Linux-Gcc。