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一种基于i.MX51的嵌入式VoIP终端的设计与实现

作　者: 赵伟
导　师: 王宜怀
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: VoIP i.MX51 oSIP Linux 多线程
分类号: TN916.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 54次
引　用: 1次
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内容摘要

随着网络和多媒体技术的不断发展,网络可视电话(VoIP)技术已经在Internet中得到广泛的应用。如何设计一款软硬件简单、稳定性好、音画质高以及价格适中的VoIP终端将具有很好的现实意义。本文提出了一种基于i.MX51多媒体处理器的VoIP终端设计方案,能够很好的达到以上要求。i.MX51多媒体应用处理器是Freescale半导体公司2009年底推出的高性能多媒体处理器,该处理器采用了ARM公司最新的ARM Cortex-A8内核,最高运行速度800MHz。除此之外,芯片内部的视频处理单元(VPU)自身具有嵌入式视频处理子系统内部控制块,在视频编解码操作的同时对CPU资源占用非常低。本课题的研究工作主要包括以下几个方面:(1)根据VoIP的发展背景以及国内外的研究现状,给出一种基于i.MX51平台和Linux操作系统的VoIP终端设计方案;(2)分析了VoIP的工作原理和体系结构,深入研究了oSIP协议栈,对其状态机模块、解析器模块以及功能模块进行分析,并给出oSIP协议栈使用方法;(3)完成了VoIP终端硬件设计。主要工作包括外围芯片选型、原理图设计、PCB布板与焊接、硬件调试与测试等,硬件外围模块包括存储器扩展电路、以太网接口电路、音频编解码模块、视频编解码模块以及LCD接口电路等;(4)完成了VoIP终端软件设计。搭建了基于Linux的嵌入式开发平台,将VoIP终端分为终端控制模块、SIP模块、媒体处理模块和网络传输模块,并分别进行阐述。其中终端控制模块通过Linux多线程机制对多个任务并发控制执行;(5)通过在局域网中对终端系统的测试与结果分析,证明了本文提出的终端设计方案和开发流程的正确性和合理性。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 VoIP 国内外研究动态  10-11
  1.3 ARM 微处理器  11-13
    1.3.1 ARM 架构发展史  11-13
    1.3.2 ARM Cortex-A8  13
  1.4 课题研究意义  13-14
  1.5 总体设计思路  14-16
  1.6 本文工作和结构  16-18
    1.6.1 本文工作  16
    1.6.2 本文结构  16-18
第二章 VoIP 关键技术与协议  18-25
  2.1 VoIP 工作原理与体系结构  18-20
    2.1.1 VoIP 工作原理  18-19
    2.1.2 VoIP 体系结构  19-20
  2.2 VoIP 关键技术  20-22
  2.3 信令协议  22-24
    2.3.1 H.323 协议  23
    2.3.2 SIP 协议  23
    2.3.3 H.323 与SIP 协议比较  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章构建嵌入式系统开发环境  25-34
  3.1 嵌入式系统基础  25-27
    3.1.1 嵌入式系统  25
    3.1.2 嵌入式操作系统  25-26
    3.1.3 Linux 操作系统  26-27
  3.2 构建嵌入式Linux 开发环境  27-33
    3.2.1 嵌入式Linux 开发模式  27-28
    3.2.2 交叉工具链的搭建  28-30
    3.2.3 Bootloader 移植  30-31
    3.2.4 Linux 内核移植  31-32
    3.2.5 根文件系统制作  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章 VoIP 硬件设计  34-55
  4.1 硬件总体框架  34-37
    4.1.1 硬件需求分析  34-35
    4.1.2 硬件设计方案  35-37
  4.2 硬件平台分析  37-39
    4.2.1 主控芯片介绍  37-38
    4.2.2 外围芯片与外部设备的选型  38-39
  4.3 相关硬件模块  39-53
    4.3.1 i.MX51 最小系统  39-43
    4.3.2 存储器扩展电路  43-47
    4.3.3 UART 接口电路  47-48
    4.3.4 以太网接口电路  48-49
    4.3.5 音频编解码模块  49-51
    4.3.6 视频编解码模块  51-52
    4.3.7 LCD 接口电路  52-53
  4.4 硬件系统测试与心得  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章 VoIP 软件设计  55-70
  5.1 软件总体架构  55-56
  5.2 SIP 模块分析与实现  56-61
    5.2.1 oSIP 协议栈结构  56-57
    5.2.2 状态机模块  57-58
    5.2.3 解析器模块  58-59
    5.2.4 工具模块  59-60
    5.2.5 oSIP 协议栈的使用  60-61
  5.3 媒体处理模块  61-66
    5.3.1 视频处理模块  61-63
    5.3.2 音频处理模块  63-64
    5.3.3 RTP/RTCP 模块  64-66
  5.4 网络传输模块  66
  5.5 终端控制模块  66-69
    5.5.1 Linux 多线程编程方案  66-67
    5.5.2 终端子线程的实现  67-69
  5.6 本章小结  69-70
第六章 VoIP 终端测试  70-73
  6.1 实验环境搭建  70
  6.2 SIP 测试  70-71
  6.3 视频通信性能测试  71-72
  6.4 音频通信性能测试  72
  6.5 本章小结  72-73
第七章总结与展望  73-75
  7.1 全文总结  73-74
  7.2 课题展望  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果  78-79
附录A i.MX51 硬件原理图  79-81
  附录 A.1 i.MX51 系统框图  79-80
  附录 A.2 电源管理芯片原理图  80-81
附录B VoIP 终端实物图  81-82
致谢  82-83

一种基于i.MX51的嵌入式VoIP终端的设计与实现

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