基于PXA255的VoIP语音传输系统研究

摘要：文章研究IP语音传输系统的总体架构，实现了一个基于PXA255处理器的嵌入式IP电话终端硬件平台，为该平台建立了一个优化的嵌入式Linux环境，并研究基于GSM 06．10语音编解码实现，设计了一个IP语音实时传输系统，实现了IP语音的网络实时传输功能。
关键词：语音压缩；网络电话；嵌入式Linux；实时传输

0 引言
VoIP是基于Internet的新型数字化传输技术，是IP网上通过TCP／IP协议实现的一种电话应用技术。这种应用包括PC对PC、PC对电话、电话对电话等连接方式，其业务主要包括语音业务、E-mail、实时电话、实时传真等多种形式。与传统电话相比，IP电话的优点主要是节省带宽、通话费用低、易于开发增值业务、体系结构开放，有利于多种通信方式的统一。对VoIP技术的研究主要围绕改善IP电话服务质量来进行，尤其是使用先进的硬件技术、可靠的实时传输技术和能随着网络状况自适应调整速率的低速率语音编码技术等研究及工程热点。
研究与实现基于嵌入式处理器的VoIP语音传输系统，可集成嵌入式系统、网络通讯、多媒体和语音处理等应用领域内的前沿技术，将嵌入式系统的高性能、低功耗、网络通讯的低成本特性融合于一体，经过进一步完善后可以取代固定电话，并发展可视电话等信息终端，可以实现电话网、广播电视网与Internet网的整合，具有很大的经济和技术优势。

1 PXA255嵌入式处理器
本文研究与设计的嵌入式IP数字语音系统将在以太网环境中工作。与目前大多数基于PC的IP电话终端相比，选择嵌入式IP电话终端具有如下优势：
(1)嵌入式硬件平台可以进行裁减和定制，因而可以大幅降低IP电话终端成本；
(2)可以定制嵌入式软件平台，容易升级，实时性好，而基于PC机的IP电话占用资源多，操作系统复杂，容易死机；
(3)嵌入式IP电话终端功耗低，可以使用电池进行供电，因而系统具有小型化、便携的特点，这是PC所无法比拟的。
PXA255处理器是Intel公司带ARM核的多媒体处理器。PXA255处理器的内部功能模块框图见图1所示。

PXA255处理器具有如下特色：核心频率支持100～400MHz；多种系统存储器接口；外设资源非常丰富：有PCMCIA／Compact Flash卡控制引脚、LCD控制器、全功能UART、USB客户端、AC97控制器、15个灵活的GPIO引脚等。

2 VoIP的嵌入式Linux环境构建
嵌入式IP吾音终端使用的嵌入式Linux平台可分为三个层次：应用软件层次、Linux内核层次和设备驱动层次。其中平台无关部分包括：Linux实时内核、文件系统、应用软件等部分；平台相关部分包括：硬件驱动的改造和启动过程改造，我们需要针对不同平台进行代码改造，
编写各种驱动。由图2可知，Linux对各种设备的操作都是以文件的形式进行的。

基于RTP协议的语音实时网络传输软件，位于Linux网络结构的Socket应用层，如图3所示。在嵌入式Linux平台上利用Socket系统函数实现语音传输的RTP应用。在具体编程时，Linux平台上可供选用的语言有C、C++等。在这里我们也采用C语言，并采用编译器Arm-Linux-Gcc。