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基于红外的IP电话设计

2014/04/28 Tang

在三网融合的大背景下,通过对现有广电网络进行数字整转和双向改造,广电网络基本实现了节目制作、传输、接收的数字化,家庭用户通过数字机顶盒能够收看到多于以前模拟信号几倍数量的电视节目,也能够通过上网机顶盒实现因特网浏览、收发电子邮件等双向功能。但目前的机顶盒遥控器功能单一,和机顶盒之间仅限于发送射频信号选择频道等简单功能,不能满足用户日益增长的对增值业务的需求。本文通过对遥控器进行重新设计与改造,让其能够和机顶盒进行双向数据传输,实现IP电话等增值业务。

1 VolP基本原理

VolP全称是Voice over IP,是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术,简单的说是指用IP传送话音。其基本原理是:麦克风输入的模拟话音信号经过PCM编码成数字信号,然后通过话音压缩算法对数字话音数据进行压缩处理,再把这些话音数据按相关协议进行分组,经过IP网络把数据分组传输到接收端;在接收端,IP数据分组经过解压解码处理后,还原成原来的模拟话音信号,从而达到由IP网络传送话音的目的。

2 红外传输

红外传输就是通过红外接口来进行数据传输,红外接口英文简称为IrDA,是Infrared Data Asssociation(红外线数据协会)的缩写,IrDA红外接口是一种红外线无线传输协议以及基于该协议的无线传输接口。红外通信有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点,因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用,通过红外接口,各类移动设备可以自由进行数据交换。红外传输具传输速率较高、成本较低的特点,目前4Mbit/s速率的FIR技术已被广泛使用,16Mbit/s速率的VFIR技术已经发布。

3 系统设计与实现

根据项目模块化设计原则和开发时间、成本等因素考虑,将遥控板电话分为话音处理模块、主控制模块、无线网络模块3个部分。打电话时,输入的话音模拟信号经过话音处理模块PCM编码、压缩成分组数据分组,主控制模块然后对数据分组添加IP头、信令协议使其能在IP网络上传输,最后封装好的IP数据分组通过无线网络模块以红外方式发送到机顶盒。接电话时,无线网络模块先接收IP数据分组,然后主控制模块将IP数据分组分解,把话音压缩分组传递给话音处理模块,话音处理模块通过解压、解码将话音压缩分组还原成模拟声音信号。系统设计框图如图1所示。

系统设计框图

3.1 话音处理模块
话音处理模块采用基于TI公司的TMS320C5402DSP处理器,TMS320C54x是TI公司1996年推出的新一代16bit定点DSP产品,它采用修正的哈佛结构,片内集成8条总线(1条程序存储器总线、3条数据存储器总线和4条地址总线)、在片存储器和在片复用外设,速度为30~532MIPS不等。TMS320C54x主要特点是:
·1个40位的算术逻辑单元,2个40位的累加器,2个40位的专用加法器,1个17X17的并行乘法器,1个40位的桶形移位器,8个辅助寄存器和1个软件栈。
·内部集成Viterbi加速器,用于提高Viterbi编译码的速度。
·可工作在3种低功耗方式(IDL E1、I—DLE2、IDL E3)。
·192kW寻址空间(64kW程序空间、64kW数据空间、64kW I/O空间),某些型号的程序空间可扩展到8M WORD。
·片内存储区可灵活配置为程序/数据存储器。
·多种复用外设:McBSP、HPI、GPIO、TDM、DMA、Timer、PLL。
·双电源供电,提供PGE和BGA两种形式的封装。

TMS320VC5402—100是目前使用较广的一种型号,最高频率1OOMHz,性价比极高。它含4k x 16bit片内ROM、6k x 16bit片内DARAM、6个DMA通道、2个McBSP、2个Timer,外部程序空间可扩展到lM x 16bit。 TMS320VC5402与读写控制逻辑有关的引脚信号说明如下:

TMs320VC5402与读写控制逻辑有关的引脚信号


3.2 主控制模块

主控制模块选用ATMEL公司的AVR单片机,它具有性价比高、资源丰富、速度快、功耗低、开发方便等特点,主要负责键盘输入,LED显示,给数据分组打IP标记,实现信令控制SIP协议等功能。主控制模块和话音处理模块通过HPI接口连接,通过TMS320C5402的HPI并口直接和单片机用主从方式进行通信,单片机作为主机,TMS320C5402作为从机,它们之间接口很简单,不需要外加芯片。 TMS320C5402还可以采用HPI自举方式进行自举启动,由主机的存储器储存DSP中的代码,在启动时再将这些代码装入DSP。

3.3 无线网络模块

红外收发器连接框图

单片机发送和接收流程图

无线传输部分采用遥控器和机顶盒之间已有的基于点对点传输的红外线传输,红外线传输技术成熟,成本低廉,在各种近距离传输环境中得到了广泛的应用。红外发射器专用芯片很多,根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类,这里我们以运用比较广泛、解码比较容易的基于脉冲宽度调制的LC7461组成发射电路。实际系统中,单片机本身并不具备红外通信接口,但可以利用单片机的串行接口与片外的红外发射和接收电路组成一个应用与单片机系统的红外串行通信接口,与单片机的接口部分,由P1.0控制其发送,如图2所示。


3.4 系统工作流程

(1)系统上电,主控制模块对各个模块进行初始开发周期短、对现有设备利用率高的优点,对以后在化操作。
(2)AVR单片机从EEPROM中读取内核代码和程序代码,通过HPI放到TMS320C5402中,发出DSP初始化命令和运行命令,TMS320C5402处于哪种状态完全由单片机决定,但一直处于从机工作状态。
(3)各模块初始化完成以后,系统进入正常工作状态。单片机控制数据收发如图3所示。

4 结束语
本文采用AVR单片机、基于DSP话音处理模块和红外收发模块来构成遥控器电话,具有成本低廉、开发周期短、对现有设备利用率高的优点,对以后在此基础上开发更多功能具有参考价值。

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