基于ARM9的可視電話終端系統設計

摘 要:現有的IP(Internet Protocol，因特網協議)可視電話產品大多依賴于PC(Personal Computer，個人計算機)機。如果能在嵌入式微處理器上開發出與普通電話類似的可視電話終端產品，就能普及可視電話。本文設計了一種基于ARM9(Advanced RISC Machines)平臺和Windows CE操作系統的嵌入式可視電話終端系統設計方案。

關鍵詞:ARM9可視電話IP網

中圖分類號:TN916文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0024-02

根據通訊媒體的不同，可視電話有好幾種類型。有基于普通電話線(PSTN)的，基于PSTN的可視電話是較早實用化的可視電話產品，是由于PSTN網絡的高普及率。但是由于普通電話線網的帶寬很低所以基于PSTN網的可視電話音視頻質量并不是很好。可視電話還有基于電路交換(ISDN)，可靠性比較高，并且有服務質量保證的。目前已經有較多的用戶。但是雖然其帶寬比PSTN高一倍以上，音視頻質量有較大的改善，但是其普及率不高。而IP網的帶寬比前兩者都高出很多，一般都是10M以上的，且普及率也較高，僅次于PSTN網。從它的發展趨勢來看，IP網有可能成為將來最大的網絡，集合各種網絡。基于IP還可以帶來獲得令人滿意的音視頻質量[1]。

1 系統硬件設計

1.1 嵌入式系統簡介

從狹義上說，嵌入式系統僅僅指裝入另一個設備并且控制該設備的專用計算機系統。而廣義的講，嵌入式系統是指具有特定功能或用途的計算機軟硬件集合體。嵌入式系統最大的特點是具有目的性和針對性，即每一套嵌入式系統的開發都有其特殊應用場合與特定功能，這也是嵌入式系統與通用計算機系統最主要的區別。另外，嵌入式技術還與實時性有著天然的聯系。

1.2 系統硬件的選擇

可視電話的系統很復雜，若也能使它進入普通消費者家庭，設計可視電話時需要考慮到方方面面。首先要充分考慮成本和功耗的問題，以利于可視電話終端的普及這就要求所選擇的硬件平臺，既能提供足夠的資源，又便于擴展。其次，軟件模型的設計要合理、高效、穩定，并且需要采用模塊化的設計方法；最后，要實現可視電話的基本功能，并在基本功能的基礎上能夠有所擴展[3]。由于嵌入式處理器更適合于終端設備，接口豐富，成本適中，且擁有很好的可擴展性，因此本文設計選擇Samsung公司的S3C2410A微處理器作為系統的核心，它基于ARM920T核，核心頻率為203MHz。以太網芯片采用DM9000AE，LCD電路選擇了兩片FDC6321場效應管觸摸屏驅動器來控制觸摸屏，語音編解碼芯片則選擇了UDA1341TS，圖像采集模塊使用中星微DSP芯片的攝像頭。系統硬件結構圖如圖1所示。

2 系統軟件模型設計

2.1 軟件模型設計需求

完成可視電話終端設備的開發，除了上述的各種硬件芯片外，操作系統、網絡協議、視頻編解碼協議、語音編解碼協議等運行在ARM上的各種軟件也是至關重要的一個方面，開發的難點也主要集中在這里。話機必須能提供高質量的音/視頻服務。音頻編解碼采用目前在我國，絕大多數的IP電話系統就是符合H.323標準的。雖然開發H.323難度比SIP大，但是采用H.323協議風險比較小。因此，本系統最終采用了H.323 V4協議棧來完成視訊通信標準開發。

2.2 軟件模型設計

通過軟件功能需求分析，可以確定可視電話系統框圖，如圖2所示。圖中給出了本文設計的可視電話模塊單元以及它們之間的連接關系。該系統主要包括了視頻模塊、音頻模塊、網絡模塊和信令模塊，其中的網絡模塊包括了RTP(Real-time Transport Protocol，實時傳送協議)封裝模塊、解封裝模塊、網絡發送模塊和接收模塊。

2.3 操作系統的簡介

Windows CE一般常用于嵌入式設備中。嵌入式設備擁有有限的硬件資源，這樣就必然要求操作系統和應用軟件盡可能地減少對系統資源地消耗，同時還要保證很高地執行效率。所以在CE下開發軟件必須選擇一個好的編譯器，使其編譯的程序能夠相對快速的執行，同時能夠相對減少對系統資源的消耗。另外EVC編譯器同Visual C＋＋編譯器一樣優秀，編譯的程序完全符合嵌入式軟件的要求。相比較用VS.NET開發軟件雖然有時在開發時間上要快一點，但是執行效率和資源節省程度都不如EVC。現在越來越多的產品采用了Windows CE操作系統作為軟件平臺。所以能夠做出符合市場需求的各種產品并加以完善需要PB(Platform Builder)加EVC的夢幻組合，用PB定制平臺并開發驅動程序、用EVC開發應用軟件。

3 結論與展望

隨著IP技術的快速發展，通過Internet網絡實現融合語音視頻和數據傳輸的應用日趨成熟。可視電話作為嵌入式技術的應用之一，具有廣闊的市場前景，以終端形式出現的可視電話機如果能夠走進千家萬戶，必將使人類的通信手段上升到一個新的高度。

本文首先介紹可視電話的關鍵技術。然后，介紹嵌入式系統、ARM微處理器和嵌入式操作系統，由于是第一次接觸嵌入式開發、Windows CE操作系統以及Windows CE環境編程，且時間和能力有限，本文實現了可視電話終端的基本音視頻通信功能，在設計和實現上沒有達到最優，還存在很多漏洞。在今后的研究工作中，還需加以改進。

參考文獻

[1]吳旭東.基于IP的可視電話設計與實現(碩士學位論文)[D].浙江大學，2003.

[2]劉宇.基于ARM9的嵌入式可視電話終端的設計與實現(碩士學位論文)[D].大連理工大學，2006.

[3]劉芳亮.IP可視電話終端硬件系統設計與實現(碩士學位論文)[D].北京產業大學，2006.

[4]周麗芬.基于PDA的嵌入式GIS系統的研究與實現(碩士學位論文)[D].武漢理工大學，2007.