CN101212639A - 一种可视电话终端 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种可视电话终端通过PSTN网络传输压缩数字视频、音频、数据码流，对方对接收的数据流解析、处理后，实现可视电话功能。电话机外接电话线，5伏直流电源后，就可以正常工作，可以与PSTN网上的任何电话进行普通语音通话，同系列的电话之间可以进行可视通话。本发明使得可视电话硬件结构简化，体积相比同类型的产品减小，成本大大降低。提高了电话的交互能力，实现电话终端的智能化与多功能化。

Description

一种可视电话终端

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种可视电话终端。

背景技术

目前，随着经济与科技的发展，信息交流量越来越大，人们更加追求信息的时效性和准确性，希望在一次交流过程中传递尽量多的信息。“只问其声不见其人”的普通电话的信息交流方式已无法满足人们的需求，人们对可视电话的需求也越来越强烈。

目前可视电话有几种主要实现方案：

方案一，通过电脑和互联网，采用电脑摄像头配合软件实现。类似于网络上的视频聊天，通过摄像头和MIC进行数据采集数据，电脑软件压缩数据后通过互联网进行数据传输，来实现可视通话。虽然用户购买这类电脑可视电话的费用不高，但必须购买一台电脑，才能通过互联网进行可视通话，其整体费用高，且只适用于电脑用户，不会电脑操作的用户无法使用。

方案二，通过专有的线路传输数据实现。这一方案需采用专用线路，通过特有的线路传输数据来实现可视通话。通信的线路成本高，不适用于普通商用推广。

方案三，通过ISDN(Integrated Service Digital Network，综合业务数字网，通俗称为“一线通”)可视电话终端通过ISDN传输数据实现。

ISDN可视电话终端主要系统结构如下图1所示，在用户端包括一台个人电子计算机和与个人电子计算机相连的ISDN连接设备、音频输入设备与PC Camera(电脑摄像头)，且个人电子计算机在ISDN可视电话软件控制下通过ISDN连接设备与电话线同另一用户端实现可视通话。

ISDN可视电话的软件原理如图2所示，ISDN可视电话要实现可视的功能，需要解决的最基本的几个问题包括图像的采集，音频的输入以及图像，音频的编解码，并能在ISDN网络上进行传输。ISDN可视电话的核心技术就是利用计算机(PC)上的ISDN可视电话软件来完成以上的工作。

在通话的一端，ISDN可视电话软件通过PC Camera，声卡采集到音频视频数据，并且对视频音频数据进行压缩。再通过ISDN连接设备接入ISDN网络，将数据传输到另一端。在通话的另一端，通过ISDN链接设备，收到对方发过来的数据，将其解压，并还原为语音和视频，从而实现可视通话。

这一方案用户也必须购买电脑与ISDN接入设备，而且使用成本较高。

方案四，通过PSTN(Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络即普通电话网络)实现可视电话。这一方案是最早采用的一种方案，如中国专利(专利号：01265774.3)提供的一种可视电话，如图3所示，利用modem技术，通过普通电话网(PSTN)传输图像与声音信息，从而实现音视频通信功能。其采用的是使用专有芯片进行视频音频的编解码，再通过modem调制解调，在PSTN网络传输数据来实现。

该系统中，包括图像传感器、视频编解码电路、中央处理器、音频编解码电路、系统控制电路、调制解调器，所述中央处理器分别与视频编解码电路、音频编解码电路、系统控制电路、闪存存储器FLASH、调制解调器相连接；视频编解码电路与图像传感器、液晶显示器及驱动电路、视频输出口、FLASH相连接；系统控制电路与FLASH、调制解调器、功能选择按键组相连接；调制解调器与音频解码电路、音频输入输出口、PSTN相连接。

其中，视频编解码电路采用专用集成电路(也就是视频芯片)，视频数据总线和视频控制总线与图像传感器相连；视频芯片通过地址数据复用线、控制线、视频数据线与中央处理器相连；视频芯片通过地址数据复用线与FLASH相连；视频芯片通过视频数据线与液晶显示器及驱动电路相连；视频芯片通过视频数据线与视频输出口相连。

其中，音频编解码电路采用专用集成电路组(包含音频芯片A，B)构成。其中音频芯片A通过音频数据线、控制线与中央处理器相连；音频芯片A的控制信号与音频芯片B相连；芯片B与调制解调器相连。

其中，系统控制电路采用专用集成电路(也就是控制芯片)。控制芯片通过控制线与中央处理器、调制解调器相连；控制芯片通过存储数据线，控制线与FLASH相连；控制芯片与功能选择按键组相连。

可见，视频编解码电路、音频编解码电路与系统控制电路均采用专用集成电路(也就是专用芯片)，中央处理器则通过总线与视频编解码电路、FLASH、SDRAM、系统控制电路、音频编解码电路、调制解调器相连，以完成整个可视功能。可见此方案需采用多个专用集成电路实现了数据处理，还需要接入一普通电话才能实现可视电话功能。产品系统构成复杂，通过分体式设计将普通模拟电话与数字电话主机隔离，来消除干扰。这种隔离也只是实现以外在形式上的隔离，模拟与数字电话也非常容易产生互相干扰导致噪声大，而且设备庞大，功耗大，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可视电话终端，基于PSTN网络实现可视电话功能，设备结构简单，体积小，成本低，使用方便，提高了电话的交互能力，实现电话终端的智能化与多功能化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可视电话终端，用于实现本地用户与对端用户间的信息交互，包括：

图像采集单元，用于采集本地用户的视频图像信息；

图像显示单元，用于在本地显示通话的对端用户的视频图像信息；

调制解调单元，连接公共交换电话网络PSTN，用于将PSTN输入的模拟信号转换为数字信号，或将输出的数字信号转换为模拟信号通过PSTN输出；

数字音频处理单元，用于连接音频输入输出设备，并利用音频输入输出设备实现可视通话；

拨号输入单元，用于通过键盘输入拨号信息；

主控处理单元，连接图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、数字音频处理单元、拨号输入单元与音频输入输出设备，并控制图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、数字音频处理单元、拨号输入单元与音频输入输出设备的数据处理与传输；

音频输入输出设备，用于输入或输出音频信号，与用户交互信息。

所述的可视电话终端，还包括：

切换控制单元，用于在可视通话与普通模拟通话之间转换；

模拟电话单元，用于实现普通模拟通话。

所述的切换控制单元包括：

局线切换模块，用于切换局线的接入点，控制局线接入调制解调单元或接入模拟电话单元；

音频输入输出切换模块，用于切换音频输入输出的接入点，控制音频输入输出设备接入数字音频处理单元或接入模拟电话单元。

所述的可视电话终端，还包括：

输出接口，用于与外接设备连接。

所述的主控处理单元采用嵌入式处理器芯片S3C2440A。

所述的主控处理单元包括：

视频处理模块，用于将图像采集单元采集的本地用户的视频图像信息处理后通过调制解调单元转换后发出；并将调制解调单元转换后的对端用户的视频图像信息发送至图像显示单元；

音频处理模块，用于将音频输入输出设备输入的音频信号处理后发给对端用户；并将对端用户的音频信号处理后经输入输出设备输出；

主控制模块，控制调制解调单元、拨号输入单元、切换控制单元、模拟电话单元和/或输出接口的工作。

所述的主控处理单元采用嵌入式处理器芯片S3C2440A。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的一种可视电话终端通过PSTN网络传输压缩数字视频、音频、数据码流，对方对接收的数据流解析、处理后，实现可视电话功能。电话机外接电话线，5伏直流电源后，就可以正常工作，可以与PSTN网上的任何电话进行普通语音通话，同系列的电话之间可以进行可视通话。本发明使得可视电话硬件结构简化，体积相比同类型的产品减小，成本大大降低。提高了电话的交互能力，实现电话终端的智能化与多功能化。

附图说明

图1为ISDN可视电话终端主要系统结构示意图；

图2为ISDN可视电话终端主要系统原理示意图；

图3为PSTN可视电话终端主要系统结构示意图；

图4为本发明所述的可视电话终端的系统结构示意图；

图5为本发明所述的可视电话终端的系统结构原理图。

具体实施方式

本发明所述的一种可视电话终端，采用单处理器芯片，SOC处理器S3C2440A芯片作为核心处理器。本设计中，视频、音频信号的压缩与解压缩，传输数据的打包与分拆，音频CODEC初始化、音频通道的切换控制、模拟电话控制、MODEM的发送接收控制、LCD显示、按键的触发等均由该处理器实现。通过PSTN网络传输压缩数字视频、音频、数据码流，对方对接收的数据流解析、处理后，实现可视电话功能。电话机外接电话线，5伏直流电源后，就可以正常工作，可以与PSTN网上的任何电话进行普通语音通话，同系列的电话之间可以进行可视通话。

一种可视电话终端，用于实现本地用户与对端用户间的信息交互，如图4所示，具体包括图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、数字音频处理单元、拨号输入单元、主控处理单元与音频输入输出设备，其中，

图像采集单元，用于采集本地用户的视频图像信息；

图像显示单元，用于在本地显示通话的对端用户的视频图像信息；

调制解调单元，连接公共交换电话网络PSTN，用于将PSTN输入的模拟信号转换为数字信号，或将输出的数字信号转换为模拟信号通过PSTN输出；

数字音频处理单元，用于连接音频输入输出设备，并利用音频输入输出设备实现可视通话；

拨号输入单元，用于通过键盘输入拨号信息；

主控处理单元，连接图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、拨号输入单元与数字音频处理单元，并控制图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、拨号输入单元与数字音频处理单元的数据处理与传输；主控处理单元包括视频处理模块、音频处理模块与主控制模块；视频处理模块用于将图像采集单元采集的本地用户的视频图像信息处理后通过调制解调单元转换后发出；并将调制解调单元转换后的对端用户的视频图像信息发送至图像显示单元；音频处理模块用于将音频输入输出设备输入的音频信号处理后发给对端用户；并将对端用户的音频信号处理后经输入输出设备输出；主控制模块控制调制解调单元、拨号输入单元、切换控制单元、模拟电话单元和/或输出接口的工作。所述的主控处理单元采用嵌入式处理器芯片S3C2440A。

音频输入输出设备，用于输入或输出音频信号，与用户交互信息。

此外，所述的可视电话终端，还包括切换控制单元与模拟电话单元，其中，

切换控制单元，用于在可视通话与普通模拟通话之间转换；切换控制单元包括局线切换模块与音频输入输出切换模块；线切换模块用于切换局线的接入点，控制局线接入调制解调单元或接入模拟电话单元；音频输入输出切换模块用于切换音频输入输出的接入点，控制音频输入输出设备接入数字音频处理单元或接入模拟电话单元。

模拟电话单元，用于实现普通模拟通话。

另外，所述的可视电话终端，还包括输出接口，用于与外接设备连接。

如图5所示为本发明的一具体实施方式，其具体结构包括图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、数字音频处理单元、拨号输入单元、主控处理单元与音频输入输出设备，主控处理单元，连接图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、拨号输入单元与数字音频处理单元，其中，

图像采集单元，用于采集本地用户的视频图像信息；本例中的视频采集传感器Sensor摄像头使用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体)摄像头。主控处理器通过IIC总线对Sensor摄像头进行控制，以此来实现图像的采集。

图像显示单元，用于在本地显示通话的对端用户的视频图像信息；本例中选择液晶显示(LCD)模块LTV350QV_F04，数据传输通过24bit RGB接口从主处理器传送到LCD模块显示。通常在可视电话上要选用3.5”TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)液晶显示器。

调制解调单元，连接公共交换电话网络PSTN，用于将PSTN输入的模拟信号转换为数字信号，或将输出的数字信号转换为模拟信号通过PSTN输出；本例中采用专用的MODEM，型号为CX06833。

数字音频处理单元，用于连接音频输入输出设备，并利用音频输入输出设备实现可视通话；本例中数字音频处理单元就是数字通话的音频CODEC部分，音频CODEC处理使用UDA1341TS，它用于数字可视通话时的音频输入输出。UDA1341TS含有一个MIC信号输入口用作音频输入，一个SPEAK输出口用作音频输出。主处理器通过L3-BUS与之相连。

拨号输入单元，用于通过键盘输入拨号信息；也就是电话的键盘部分，按键矩阵产生中断，主处理器用IO口对按键矩阵进行扫描来查找键值。

音频输入输出设备，用于输入或输出音频信号，与用户交互信息。实际中采用的是电话手柄RJ11，一般是4线的。当然还可包括免提的MIC与扬声器。

主控处理单元包括视频处理模块、音频处理模块与主控制模块；视频处理模块用于将图像采集单元(也就是CMOS摄像头)采集的本地用户的视频图像信息处理后通过调制解调单元MODEM转换后发出；并将调制解调单元转换后的对端用户的视频图像信息发送至图像显示单元的液晶显示器；音频处理模块用于将音频输入输出设备输入的音频信号处理后发给对端用户；并将对端用户的音频信号处理后经输入输出设备输出。所述的主控处理单元采用嵌入式处理器芯片S3C2440A。该芯片实现音频信号处理、人机接口MMI、调制解调器MODEM接口控制、视频信号处理、键盘扫描等模块功能。

本例的可视电话终端还包括模拟电话单元，用于实现普通模拟通话。模拟电话单元由模拟电话控制器与模拟通话电路组成。模拟电话控制器采用了Windbond公司的W925EP01FG。W925EP01是一个8位单片机，它本身集成了所有来话显示(CID)传送及接收所需要的硬件功能。来话显示传送及接收的硬件功能包括FSK信号解码、DTMF信号解码，CAS信号侦测及振铃信号侦测。内建DTMF产生器及1200波特率FSK产生器。W925EP01有64个I/O管脚，利用其I/O可实现对通话电路的摘挂机、静音、免提控制。W925EP01含一个全双工串口，通过此串口，ARM主处理器实现对W925EP01的控制及获取来电信息、振铃信息，并且能在这个基础上很容易的扩展模拟通话的功能，包括通话记录、个性化铃声等等。

模拟通话电路采用Philips公司的TEA1098ATV。TEA1098ATV提供了手柄通话功能、免提通话功能及DTMF输入端，内置发送、接收放大电路及自动增益控制(AGC)电路。TEA1098ATV实现了模拟通话状态下的语音交互及DTMF发送。

本例的可视电话终端还包括切换控制单元，用于在可视通话与普通模拟通话之间转换；切换控制单元包括局线切换模块与音频输入输出切换模块。

局线切换模块用于切换局线的接入点，控制局线接入调制解调单元或接入模拟电话单元；本例的可视电话与局线接口的连接方式有两种，一种是数字信号经过modem调制后与电话线接口相连接；另一种是模拟电话信号直接与电话线接口相连接。局线切换模块(图中的切换电路一)决定系统与电话线接口的方式，它是由一个双刀双掷继电器构成。主处理器的IO口控制该继电器来决定电话的通话模式。

音频输入输出切换模块用于切换音频输入输出的接入点，控制音频输入输出设备接入数字音频处理单元或接入模拟电话单元。音频输入输出切换模块就是图中的切换电路二，用于配合模拟通话和数字通话之间的切换。该电路中含有三个双刀双掷继电器，它们决定音频的输入及输出的模式。这三个继电器分别用于手柄通话模式下的模拟/数字间的切换；免提通话模式下的模拟/数字间的切换；模拟地/数字地之间的切换。切换电路二中的继电器均由主处理器的IO口来控制。

本例的可视电话终端还包括输出接口，用于与外接设备连接。一般采用主处理器提供的USB接口。

主控制模块控制调制解调单元、拨号输入单元、切换控制单元、模拟电话单元和/或输出接口的工作。如电话机外接电话线，5伏直流电源后，就可以正常工作，可以与PSTN网上的任何电话进行普通语音通话，同系列的电话之间可以进行可视通话。本机通过PSTN网络传输压缩数字视频、音频、数据码流，对方对接收的数据流解析、处理后，实现可视电话功能。

由于本实施例利用嵌入式处理芯片2440来进行全系统的控制，音视频的编解码，从而实现智能的可视电话。大大简化了系统结构，同时给上层软件的定制提供了一个灵活可变的平台，从而能在该平台的基础上定制各种个性服务和在线服务，大大增强了系统的新数据业务的扩展性。

综上所述，本发明使得可视电话硬件结构简化，体积相比同类型的产品减小，成本大大降低。用户拨打可视电话，在原有的普通电话通话费用上不需要增加额外的费用。而且用户与电话的交互能力大大提升，使电话终端智能化成为可能，从而能实现诸如可视通话，模拟通话，在线升级，收发彩信，连线游戏，照相机、日历、闹钟、记事本、大容量的通讯录等功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可视电话终端，用于实现本地用户与对端用户间的信息交互，其特征在于，包括：

图像采集单元，用于采集本地用户的视频图像信息；

图像显示单元，用于在本地显示通话的对端用户的视频图像信息；

调制解调单元，连接公共交换电话网络PSTN，用于将PSTN输入的模拟信号转换为数字信号，或将输出的数字信号转换为模拟信号通过PSTN输出；

数字音频处理单元，用于连接音频输入输出设备，并利用音频输入输出设备实现可视通话；

拨号输入单元，用于通过键盘输入拨号信息；

主控处理单元，连接图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、数字音频处理单元、拨号输入单元与音频输入输出设备，并控制图像采集单元、图像显示单元、调制解调单元、数字音频处理单元、拨号输入单元与音频输入输出设备的数据处理与传输；

音频输入输出设备，用于输入或输出音频信号，与用户交互信息。

2.根据权利要求1所述的可视电话终端，其特征在于，还包括：

切换控制单元，用于在可视通话与普通模拟通话之间转换；

模拟电话单元，用于实现普通模拟通话。

3.根据权利要求2所述的可视电话终端，其特征在于，所述的切换控制单元包括：

局线切换模块，用于切换局线的接入点，控制局线接入调制解调单元或接入模拟电话单元；

音频输入输出切换模块，用于切换音频输入输出的接入点，控制音频输入输出设备接入数字音频处理单元或接入模拟电话单元。

4.根据权利要求1所述的可视电话终端，其特征在于，还包括：

输出接口，用于与外接设备连接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的可视电话终端，其特征在于，所述的主控处理单元采用嵌入式处理器芯片S3C2440A。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的可视电话终端，其特征在于，所述的主控处理单元包括：

视频处理模块，用于将图像采集单元采集的本地用户的视频图像信息处理后通过调制解调单元转换后发出；并将调制解调单元转换后的对端用户的视频图像信息发送至图像显示单元；

音频处理模块，用于将音频输入输出设备输入的音频信号处理后发给对端用户；并将对端用户的音频信号处理后经输入输出设备输出；

主控制模块，控制调制解调单元、拨号输入单元、切换控制单元、模拟电话单元和/或输出接口的工作。

7.根据权利要求6所述的可视电话终端，其特征在于，所述的主控处理单元采用嵌入式处理器芯片S3C2440A。

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