1引言

    随着网络的迅速普及和网速、带宽的大幅提高，越来越多的企业接入了宽带互联网。同时为了更有效地利用网络资源并降低长途电话费用，很多企业开始使用各种各样的VoIP产品。这些VoIP产品大概可以分为两类，一类是纯软电话，需要PC作为平台，不需要外部硬件设备，该类型产品投入很小；另一类是纯硬件的VoIP产品，不需要PC作为平台，接上网线就可以使用，但这种产品的投入较大。针对PC已成为现代办公室基本办公工具的现状，充分利用这个资源，设计了一种结合以上两类特点的VoIP电话，它与PC结合使用。利用PC的USB口供电，使软电话与传统电话相结合，这样，既具有软电话廉价的特点又具有传统电话方便使用的优点。利用这种低成本的VoIP电话并结合以太网建立企业级的VoIP网络，可为企业节省60％-80％的长途通信费用和交通费。

    2网络拓扑及实现框图

    假设某企业的现状为：总部在北京，在天津和上海各有一家办事处，总部和办事处都建立了自己的办公网络并且都接入Internet；企业内部的信息沟通非常频繁，以往都通过固定电话和E-mail联系。电话费用很高，E—mail又存在时间滞后的缺点；每位员工都拥有一台装有Windows操作系统的PC。为了利用现有资源，可以为每位员工配置一部VoIP电话，通过USB接口与PC连接，局域网的连接方式和网络拓扑如图1所示。各办事处的网内都需要一台代理服务器，这可以通过在一台普通PC上安装相应的服务器软件来实现。这样，通过对现有网络的简单配置便可以建立起跨省市的企业内部即时通信系统。图2是本文所设计的VoIP电话的实现框图。可以看出，VoIP电话部分主要完成语音采集和基于G．711的编解码。以及液晶显示、键盘信息处理等电话的基本功能。而利用PC强大的处理运算能力可以实现诸如G．729的语音压缩编码、RTP控制以及对SIP、TCP／UDP／IP等协议的封装。这样通过与PC相结合便可实现一种低成本的VoIP电话。

   

    3VoIP电话工作原理

    VoIP电话的原理框图如图3所示，主要由4部分组成：微控制器、PCM编解码单元、键盘电路和液晶显示电路。电话工作过程如下：首先，通过话筒将模拟话音送入PCM编码器。经过编码输出的是符合G．711标准的64kb／s的PCM码流，该码流在微控制器输出的位时钟(BCLK)和帧时钟(XSYNC)的控制下，以8位／帧的速度传送给微控制器，然后，控制单元再将接收到的数据缓冲存储，当缓冲区满时，将数据发送给USB控制器，最后通过USB把数据发送给PC。反之，USB控制器接收来自PC的数据，然后，控制单元把这些数据反向发送给PCM单元解码。最终还原成模拟信号并通过听筒输出。其中微控制器是整个电路的核心部分，它负责产生与PCM单元交换数据时的帧时钟和位时钟；运行液晶驱动程序显示相关状态信息；用软件消除按键抖动并对按键信息读取和处理；控制USB接口接收和发送音频数据；与PC之间相应控制信息的处理，如振铃、忙音、摘挂机检测等。键盘单元作为人机接口，通过微控制器的键盘中断接收来自外部的信息。该单元的连击处理、按键去抖都由微控制器通过软件来完成。

    

    4硬件设计要点

    4．1器件选择

    由于本文设计的VoIP电话的特点是与PC结合使用，并且具有很低的成本，所以在器件选择上需要考虑既保证功能的实现又要尽可能降低成本。经过对比，选择Freescale公司的MC68HC908JB8作为控制器。它是一款低功耗、高性能的8位MCU，具有较丰富的硬件资源。内部含有一个符合USB1．1标准的接口，传输速度为1．5Mb／s，编码后的音频速率为64kb／s，完全满足与PC通信的要求，其次，还具有8个键盘中断。利用其中的4个就可以完成4x4的矩阵式键盘设计[5]。PCM编解码器选用OKI公司的MSM7702—01，该器件采用3．3 V电压供电，具有低功耗、A／μ律可选、传送增益可调的特点[6]。LCD选择图形点阵模块LCM12232A，该模块具有122*32点阵格式。采用8位并行工作方式。