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基于RISC架构的可视电话平台设计

导读: 在现有的PSTN 网络上构建了一个嵌入式终端平台,该平台基于RISC 架构ARM处理器S3C2440A,符合国际电联ITU-T H.324 协议。

  1.引言

  对于重亲情和友情的中国人来讲,可视电话是普通百姓盼望已久的通信方式。可视电话是集通信技术、计算机技术、音视频处理技术等为一体的产品,是信息技术发展的方向。目前可视电话从产品类型上分主要有两种:一种是基于PC机的可视电话;另一种是脱离PC的一体化可视电话;从信号传输线路上分主要有:基于ISDN,ADSL等的宽带可视电话和基于PSTN的窄带可视电话。PSTN在中国已经发展了几十年,是目前覆盖最广、最为经济、群众基础最为广泛的的通信网。因此在PSTN网络上实现简易便于推广的可视电话仍然有很强的现实意义。

  我国基于PSTN可视电话的标准是依据ITU-T H.324制定的。目前市面上所有的PSTN可视电话基本采用MCU+专用ASIC芯片来实现H.324协议所要求的音视频编码以及协议控制,或者处理器+DSP架构的方案,系统构成复杂。本文提出一种新的基于RISC架构嵌入式平台的可视电话,实现了系统构成简单的无线可视电话。该方案可开发出独立的可视电话终端,并可用于通信,监控等领域。

  2.H.324协议简介

  图-1 为H.324 协议的框图,图中框内为建议H.324 协议范围。建议内容主要包括H.263/H.261 视频编解码协议、G.723 音频编解码协议、V.14 数据协议、H.223 复用/解复协议、H.245 控制协议以及Modem(控制协议)等,可参见参考文献[1]。

 

图-1 H.324 协议框图

  在PSTN 网络上传输低码率的音视频信息必须进行压缩编码,在H.324 协议中,音视频编解码是核心内容之一H.263 是由ITU 定义,支持用于视频会议和视频电话应用程序的视频编解码。H.263 基于H.261 编码发展而来,是特别面向低码率的视频编码而设定,能在最低带宽为 20K 到 24Kbit/sec 上传输的视频流。G.723.1 是ITU 组织针对电话带宽的语音信号推出的一种双速率语音编解码标准,最低能以5.3Kbps 的速率传输音频流。

  3. 基于ARM处理器S3C2440A系统硬件平台构成

 

图-2 系统硬件架构

  整体硬件架构图如图-2 所示。

  (1) 系统的核心为基于RISC 架构的ARM 处理器S3C2440.该处理器韩国三星电子推出的一个16/32-bit RISC 小型高性能微处理器。采用速度最高可达533MHz 的ARM920T 内核, 可提供面向普通系统外设的各种功能,因此不需增加额外器件,在降低系统复杂度的同时,向终端用户提供Camera 接口、TFT 及STN 液晶显示器的功能及SD/MMC/SDIO 卡插槽等附加设备。该处理器性能强大,能够满足H.263 编解码以及G.723.1 编解码的运算要求。可参见参考文献[9]。

  (2) 系统的视频采集部分:采用30 万像素的CMOS Camera OV9650ESL.该器件最高能采集1280*1024 的像素阵列,足够满足系统的需求。利用S3C2440A专有的Camera 控制器对视频数据进行采集,并采用IIC 总线对其进行配置曝光时间,白平衡等参数。

  (3) 系统的显示部分:采用LG 的3.5 寸65K 色TFT 液晶显示屏,该屏幕分辨率为320*240,满足系统需求。在本设计中,利用处理器的液晶数据接口对液晶屏幕的对其进行配置显示格式,并利用SDRAM 作为显示存储区域,利用S3C2440A 集成的LCD 控制器对液晶屏幕进行输出显示。

  (4) 系统的音频输入输出部分:采用Codec 芯片UDA1341,该音频芯片内部集成ADC 以及DAC,通过接驳MIC,SPEAKER 来组成系统的音频的采集与播放功能。该芯片通过IIS 总线与CPU 进行数据的传输,并可以通过L3-BUS设置其采集速率,增益等。

  (5) 与PSTN 网络接口部分:为实现在PSTN 网络上传输数据,遵从H.324 协议,采用Conexant 的CX06833.该芯片通过UART 接口与CPU 相连接,并提供PSTN 网络接口。可参见参考文献[10]

  (6) 系统存储部分:内存采用型号为IS42S32200 的SDRAM,芯片的容量大小为8MBYTE,用于运行软件系统。程序存储采用SST39VF320X,该芯片为NOR型FLASH 用于存储程序,容量大小为4MBYTE.

  (7) 附件:包括4*4 键盘,以及工作状态显示LED 等。

 

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