基于ARM9的可視電話終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要:現(xiàn)有的IP(Internet Protocol，因特網(wǎng)協(xié)議)可視電話產(chǎn)品大多依賴于PC(Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī))機(jī)。如果能在嵌入式微處理器上開(kāi)發(fā)出與普通電話類似的可視電話終端產(chǎn)品，就能普及可視電話。本文設(shè)計(jì)了一種基于ARM9(Advanced RISC Machines)平臺(tái)和Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式可視電話終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞:ARM9可視電話IP網(wǎng)

中圖分類號(hào):TN916文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)05(b)-0024-02

根據(jù)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(shí)用化的可視電話產(chǎn)品，是由于PSTN網(wǎng)絡(luò)的高普及率。但是由于普通電話線網(wǎng)的帶寬很低所以基于PSTN網(wǎng)的可視電話音視頻質(zhì)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(wù)質(zhì)量保證的。目前已經(jīng)有較多的用戶。但是雖然其帶寬比PSTN高一倍以上，音視頻質(zhì)量有較大的改善，但是其普及率不高。而IP網(wǎng)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(wǎng)。從它的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，IP網(wǎng)有可能成為將來(lái)最大的網(wǎng)絡(luò)，集合各種網(wǎng)絡(luò)。基于IP還可以帶來(lái)獲得令人滿意的音視頻質(zhì)量[1]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介

從狹義上說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)僅僅指裝入另一個(gè)設(shè)備并且控制該設(shè)備的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。而廣義的講，嵌入式系統(tǒng)是指具有特定功能或用途的計(jì)算機(jī)軟硬件集合體。嵌入式系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是具有目的性和針對(duì)性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)都有其特殊應(yīng)用場(chǎng)合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最主要的區(qū)別。另外，嵌入式技術(shù)還與實(shí)時(shí)性有著天然的聯(lián)系。

1.2 系統(tǒng)硬件的選擇

可視電話的系統(tǒng)很復(fù)雜，若也能使它進(jìn)入普通消費(fèi)者家庭，設(shè)計(jì)可視電話時(shí)需要考慮到方方面面。首先要充分考慮成本和功耗的問(wèn)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(tái)，既能提供足夠的資源，又便于擴(kuò)展。其次，軟件模型的設(shè)計(jì)要合理、高效、穩(wěn)定，并且需要采用模塊化的設(shè)計(jì)方法；最后，要實(shí)現(xiàn)可視電話的基本功能，并在基本功能的基礎(chǔ)上能夠有所擴(kuò)展[3]。由于嵌入式處理器更適合于終端設(shè)備，接口豐富，成本適中，且擁有很好的可擴(kuò)展性，因此本文設(shè)計(jì)選擇Samsung公司的S3C2410A微處理器作為系統(tǒng)的核心，它基于ARM920T核，核心頻率為203MHz。以太網(wǎng)芯片采用DM9000AE，LCD電路選擇了兩片F(xiàn)DC6321場(chǎng)效應(yīng)管觸摸屏驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制觸摸屏，語(yǔ)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(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件模型設(shè)計(jì)

2.1 軟件模型設(shè)計(jì)需求

完成可視電話終端設(shè)備的開(kāi)發(fā)，除了上述的各種硬件芯片外，操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、視頻編解碼協(xié)議、語(yǔ)音編解碼協(xié)議等運(yùn)行在ARM上的各種軟件也是至關(guān)重要的一個(gè)方面，開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)也主要集中在這里。話機(jī)必須能提供高質(zhì)量的音/視頻服務(wù)。音頻編解碼采用目前在我國(guó)，絕大多數(shù)的IP電話系統(tǒng)就是符合H.323標(biāo)準(zhǔn)的。雖然開(kāi)發(fā)H.323難度比SIP大，但是采用H.323協(xié)議風(fēng)險(xiǎn)比較小。因此，本系統(tǒng)最終采用了H.323 V4協(xié)議棧來(lái)完成視訊通信標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)。

2.2 軟件模型設(shè)計(jì)

通過(guò)軟件功能需求分析，可以確定可視電話系統(tǒng)框圖，如圖2所示。圖中給出了本文設(shè)計(jì)的可視電話模塊單元以及它們之間的連接關(guān)系。該系統(tǒng)主要包括了視頻模塊、音頻模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和信令模塊，其中的網(wǎng)絡(luò)模塊包括了RTP(Real-time Transport Protocol，實(shí)時(shí)傳送協(xié)議)封裝模塊、解封裝模塊、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊和接收模塊。

2.3 操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

Windows CE一般常用于嵌入式設(shè)備中。嵌入式設(shè)備擁有有限的硬件資源，這樣就必然要求操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件盡可能地減少對(duì)系統(tǒng)資源地消耗，同時(shí)還要保證很高地執(zhí)行效率。所以在CE下開(kāi)發(fā)軟件必須選擇一個(gè)好的編譯器，使其編譯的程序能夠相對(duì)快速的執(zhí)行，同時(shí)能夠相對(duì)減少對(duì)系統(tǒng)資源的消耗。另外EVC編譯器同Visual C＋＋編譯器一樣優(yōu)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(kāi)發(fā)軟件雖然有時(shí)在開(kāi)發(fā)時(shí)間上要快一點(diǎn)，但是執(zhí)行效率和資源節(jié)省程度都不如EVC。現(xiàn)在越來(lái)越多的產(chǎn)品采用了Windows CE操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)。所以能夠做出符合市場(chǎng)需求的各種產(chǎn)品并加以完善需要PB(Platform Builder)加EVC的夢(mèng)幻組合，用PB定制平臺(tái)并開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序、用EVC開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件。

3 結(jié)論與展望

隨著IP技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)融合語(yǔ)音視頻和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用日趨成熟。可視電話作為嵌入式技術(shù)的應(yīng)用之一，具有廣闊的市場(chǎng)前景，以終端形式出現(xiàn)的可視電話機(jī)如果能夠走進(jìn)千家萬(wàn)戶，必將使人類的通信手段上升到一個(gè)新的高度。

本文首先介紹可視電話的關(guān)鍵技術(shù)。然后，介紹嵌入式系統(tǒng)、ARM微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，由于是第一次接觸嵌入式開(kāi)發(fā)、Windows CE操作系統(tǒng)以及Windows CE環(huán)境編程，且時(shí)間和能力有限，本文實(shí)現(xiàn)了可視電話終端的基本音視頻通信功能，在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)，還存在很多漏洞。在今后的研究工作中，還需加以改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳旭東.基于IP的可視電話設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(碩士學(xué)位論文)[D].浙江大學(xué)，2003.

[2]劉宇.基于ARM9的嵌入式可視電話終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(碩士學(xué)位論文)[D].大連理工大學(xué)，2006.

[3]劉芳亮.IP可視電話終端硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(碩士學(xué)位論文)[D].北京產(chǎn)業(yè)大學(xué)，2006.

[4]周麗芬.基于PDA的嵌入式GIS系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)(碩士學(xué)位論文)[D].武漢理工大學(xué)，2007.