如何基于ARM9的嵌入式網(wǎng)絡(luò)語音通信終端？

本設(shè)計需要實現(xiàn)全雙工語音通信功能，本終端采用雙緩存的設(shè)計方法，緩存處理機制以錄音為例，系統(tǒng)在使用緩存2來存放音頻設(shè)備量化好的數(shù)據(jù)時，CPU則處理緩存 1的數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)備填充完緩存2，則轉(zhuǎn)向緩存1進(jìn)行填充，此時CPU處理緩存2的數(shù)據(jù)，如此不斷循環(huán)交替，其處理過程如圖4所示。

圖4 雙緩存處理過程

其錄音與播放過程都采用雙緩存設(shè)計方案，以錄音為例，程序流程圖如圖5所示。

圖5 錄音程序流程圖

2.3 網(wǎng)絡(luò)通信模塊

處理器首先將從麥克風(fēng)采樣的數(shù)據(jù)信號封裝成規(guī)定格式(其封裝步驟如圖6所示，封裝到14字節(jié)以太網(wǎng)層)，然后把封裝好的數(shù)據(jù)交給DM 9000CEP驅(qū)動部分的發(fā)送函數(shù)dm_tran_packet(unsigned char*datas，intlength)，通過設(shè)置TCR的發(fā)送請求位將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，數(shù)據(jù)發(fā)送過程就是對數(shù)據(jù)打包的過程。而數(shù)據(jù)的接收是通過 DM9000CEP的網(wǎng)絡(luò)中斷函數(shù)DM9000ISR()進(jìn)行的，網(wǎng)卡每接到一個數(shù)據(jù)包將會產(chǎn)生一個中斷，進(jìn)入中斷處理函數(shù)，按規(guī)定的格式從數(shù)據(jù)包中取出其語音數(shù)據(jù)，之后數(shù)據(jù)經(jīng)處理器處理送到揚聲器上播放外音。網(wǎng)絡(luò)各層數(shù)據(jù)封裝如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)封裝示意圖

語音數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝之后，不管是發(fā)送數(shù)據(jù)幀還是接收數(shù)據(jù)幀，都需要底層網(wǎng)卡驅(qū)動函數(shù)提供服務(wù)，本文以發(fā)送數(shù)據(jù)幀為例，簡述底層網(wǎng)卡驅(qū)動原理，在發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)過程中，特別需要注意的是關(guān)閉網(wǎng)卡中斷，以防打斷數(shù)據(jù)處理過程。DM9000CEP內(nèi)部有3 KB的SRAM用于發(fā)送數(shù)據(jù)緩存。在發(fā)送之前，數(shù)據(jù)是暫存在這個SRAM中的。當(dāng)需要連續(xù)發(fā)送時，需要用DM9000CEP寄存器MWCMD賦予數(shù)據(jù)端口，這樣就指定了SRAM中的某個地址，并且在傳輸完一個數(shù)據(jù)后，指針會指向SRAM中的下一個地址，從而達(dá)到連續(xù)訪問數(shù)據(jù)的目的。如果在此過程中到達(dá)發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)末尾，指針將折回緩沖區(qū)的開頭。發(fā)送數(shù)據(jù)幀的流程圖如圖7所示。

圖7 發(fā)送數(shù)據(jù)幀流程

3 終端語音測試結(jié)果

使用ADS軟件將程序編譯成可執(zhí)行文件，下載到語音終端A和B上。在兩個終端分別接上麥克風(fēng)和耳麥進(jìn)行話音通信，通過實驗驗證了系統(tǒng)可以進(jìn)行清晰的語音對話。另外，可將終端A的麥克風(fēng)接口與函數(shù)信號發(fā)生器相接，終端B的揚聲器接口與示波器相連。函數(shù)信號發(fā)生器將正弦信號送給終端A，其頻率為1 kHz，幅度為100mVpp。在示波器上可以看到經(jīng)放大的正弦信號，其輸出信號波形如圖8所示。測試結(jié)果表明，該網(wǎng)絡(luò)語音終端系統(tǒng)可以應(yīng)用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)語音通信。

圖8 終端B輸出信號圖

結(jié)語

本文作者利用嵌入式技術(shù)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)語音終端具有可靠性高、控制界面強大以及可擴展性好的特點，使該終端可不通過計算機、直接連上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通道實現(xiàn)快捷的語音通話。