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统一通信中语音网关的硬件设计

作　者: 李明
导　师: 欧阳斌林
学　校: 东北农业大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 语音网关 MPC860 VxWorks DSP
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 40次
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内容摘要

互联网对于人们来说不再陌生,如今IP互联网已经走进了千家万户,成为人们工作和生活中不可缺少的一部分。随着网络技术的不断发展,一个新的课题便随之产生,即能否在IP网络中实现语音、传真、电子邮件、移动短消息、多媒体和数据等多种业务的统一通信。所谓统一通信(Unified Communications,UC)是将计算机网络技术与传统通信技术融为一体的新型通信模式,实现IP网络资源利用的最大化,这样不仅为人们的工作和生活提供前所未有的便利,也大大降低了成本。其中VoIP(Voice Over IP)技术是统一通信的一个重要分支。语音网关是VoIP的核心和关键设备,它在传统的公用电话网络和IP网络之间架起了一座桥梁,实现语音的IP网络传输。语音网关作为一个终端产品,主要包括硬件系统和软件系统两部分,本文主要阐述了基于嵌入式CPU+DSP双核架构的语音网关的硬件设计。系统采用模块化的设计方案,选用MPC860为核心搭建32bit嵌入式系统单元;选用TMS320VC5416为核心搭建语音处理单元,系统前端为4路语音模块,编码方式为8bit PCM码,在CPLD的控制下完成4路数据的传输,两个单元通过主机接口相连接。采用Wind River的VxWorks作为语音网关的实时系统,在Tornado集成开发环境下进行BSP的调试和应用软件开发。嵌入式系统单元的PCB采用6层设计,同时做了如网络接口挖空、SDRAM连线等长等抗干扰处理;语音单元PCB采用4层设计,由于语音单元存在较多的模拟信号,在语音单元着重做了模拟与数字的隔离处理,如模拟地与数字地隔离等,两个单元采用连接器相连接。PCB第一版采用Protel软件绘制,由于SDRAM信号的等长处理、电话信号的差分匹配等,第二版采用Allegro设计。本文第一章介绍了语音网关研究的目的和意义、国内外概括和发展趋势以及课题的研究内容。第二章从总体上介绍语音网关的结构和功能,让读者有一个总体上的认识和了解。第三章详细介绍了基于MPC860和TMS320VC5416的语音网关的硬件实现。第四章主要介绍了基于VxWorks嵌入式操作系统的底层软件的调试。在本文的第五章介绍了系统所采取的抗干扰措施。最后是本文的结论、致谢等内容。

全文目录

中文摘要  8-9
英文摘要  9-11
1 引言  11-15
  1.1 研究的目的和意义  11-12
  1.2 国内外发展概况和发展趋势  12-14
  1.3 本课题来源和研究内容  14-15
2 系统的设计方案  15-18
  2.1 语音网关的相关介绍  15-16
  2.2 语音网关总体设计方案  16-17
    2.2.1 语音网关的功能设计  16-17
    2.2.2 语音网关的结构设计  17
  2.3 本章小结  17-18
3 语音网关的硬件设计  18-41
  3.1 嵌入式系统单元  18-30
    3.1.1 POWER PC 处理器MPC860  18-22
    3.1.2 系统时钟设计  22
    3.1.3 系统复位电路设计  22-23
    3.1.4 系统总线复位配置电路  23-24
    3.1.5 系统SDRAM 设计  24-27
    3.1.6 系统FLASH 设计  27-28
    3.1.7 系统10M/100M 以太网设计  28-29
    3.1.8 系统串行接口设计  29-30
    3.1.9 BDM 调试接口  30
  3.2 语音处理系统单元  30-37
    3.2.1 TMS320VC5416 功能描述  30-32
    3.2.2 DSP5416 与模拟语音模块的连接电路设计  32-37
  3.3 嵌入式单元与语音处理单元接口设计  37-39
  3.4 系统电源单元  39-40
  3.5 本章小结  40-41
4 语音网关的调试  41-61
  4.1 语音网关调试环境的建立  41
  4.2 嵌入式系统单元 VxWorks 系统 BSP 的调试  41-54
    4.2.1 VxWorks 的启动过程  42-44
    4.2.2 VxWorks 映像的生成  44
    4.2.3 VxWorks 预内核初始化  44-45
    4.2.4 SDRAM 的调试  45-46
    4.2.5 系统串口驱动的调试  46-50
    4.2.6 系统网口驱动的调试  50-54
  4.3 语音处理单元的调试  54-58
    4.3.1 CPLD 的逻辑功能及其实现  54-57
    4.3.2 DSP 的 McBSP 串口调试  57-58
  4.4 嵌入式系统与语音处理单元接口HPI 的调试  58-60
    4.4.1 DSP 的HPI 自举  58-59
    4.4.2 DSP 的HPI 驱动程序  59-60
  4.5 本章小结  60-61
5 系统抗干扰设计  61-64
  5.1 系统的硬件抗干扰设计  61
  5.2 PCB 抗干扰的设计  61-63
    5.2.1 PCB 的布局  62
    5.2.2 PCB 的布线  62-63
  5.3 系统的软件抗干扰设计  63
  5.4 本章小结  63-64
6 结论  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69-72
  附录A：语音网关实物图  69-70
  附录B：语音网关主要部分电路  70-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文  72

统一通信中语音网关的硬件设计

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