CN101707641B - 一种多功能ip语音通信电话装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能IP语音通信电话装置，包括嵌入式微处理器(1)、NORFLASH(2)、SDRAM(3)、语音编解码器(4)、蓝牙模组(5)、以太网接口(6)，USB HOST(7)，USB Device(8)，按键扫描电路(9)，LCD显示电路(10)，单片机控制模块(11)，FXO及音频放大电路(12)，线路切换电路(13)。本发明将PSTN网络、IP网络以及蓝牙网络整合在一起，通过一个终端就可以实现多种方式的融合通信，使得用户在一个终端上既可以通过PSTN网络通话，又可以实现VoIP通话功能；此外，本装置提供了丰富的接口，模块功能独立性强，系统便于升级和扩展。

Description

一种多功能IP语音通信电话装置

技术领域

本发明是融合通信终端硬件设备，属于融合通信的技术领域。

背景技术

融合通信是电信网和互联网融合的必然产物，它以网络电话、视频通信、即时通信和协同办公等核心业务能力，通过多样化的终端，将语音、传真、电子邮件、移动短消息、多媒体和数据等所有信息类型合为一体，为用户提供一种更好的通信方式，其核心内容就是将现在各种沟通方式进行融合，让人们在无论任何时间、任何地点，都可以通过任何设备、任何网络，获得数据、图像和声音的自由通信，实现电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心和即时通信等众多应用服务的统一。这些沟通方式覆盖了传统电信、IT和互联网三大领域。网络的融合性、功能的扩展性、网络的多样性是融合通信的主要特点。

融合通信的概念从产生到得到应用，经历了一个漫长的过程。对于用户来说，步入融合通信一般会面临三个阶段：语音、数据和视频网络彼此分离的基础架构，具有特定的模式设备和VoIP网关，此时的架构不是融合状态，而是传统的集成化阶段；之后是融合网络阶段，这时开始集成语音、数据和视频应用，部署并充分利用IP基础架构，使企业范围的应用得到优化，这是模块化的系统，是单一IP协议的网络；而融合通信是以服务为向导的基础架构，它将带来丰富的多模用户体会、动态实时的应用、支持通信的业务流程等。它与融合网络阶段的关键区别是，立足于融合网络，但能帮助用户让通信与业务流程更好地匹配，实现一体化服务，只有能将通信融合到日常的业务之中达到优化企业的目的，才是融合通信的目标。

融合通信技术的演进历程并非一帆风顺，当前的多网融合技术也并不成熟，并面临着巨大的阻碍和挑战。从电信运营商设备更新角度出发，基于电路交换为基础的PSTN固话网络仍将长期存在。作为一种成熟技术，公共交换电话网络，即PSTN网络能够提供稳定的通话质量，而基于传统电话线路的多项业务：如传真业务，ADSL窄带接入业务等都已经做到与PSTN网络相兼容。处于风险考虑，电信运营商在IP通信技术未完全成熟之前，不可能完全摒弃传统的PSTN网络。从企业级的设备部署角度出发，企业级IP融合通信系统的部署亦面临着很多问题。首先，IP融合通信系统的部署成本过高；其次，IP通信系统的部署将造成大量已有传统固定电话设备的浪费；其三，目前的融和通信解决方案缺乏对企业原有的协同办公系统(如OA、ERP)的支持。如何确保支持企业和分支机构的业务流程、并保证员工设备的可用性是融和通信需要解决的问题。针对以上难题，将PSTN和IP通信技术相结合，开发兼容PSTN固网的IP融合的通信设备，既可以保护原有PSTN设备的保护，又可以促进PSTN网络向IP数据网络的平稳过渡。进一步针对企业级融合通信设备的部署，开发一款成本低廉，能够兼容企业原有PSTN通信设备，同时能够与企业内部管理软件配合，提供强大的协同办公功能的PSTN-IP融合通信终端，具有很强的现实意义和市场意义。

发明内容

发明目的：

本发明目的是提供一种扩展功能强、能够适应更多场合、安全性更好的智能融合通信终端装置。

技术方案：

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种多功能IP语音通信电话装置，包括PSTN模拟话机电路、线路切换单元电路、数字处理单元电路、USB HOST、USB Device、按键扫描电路以及LCD显示电路组成；

所述数字处理单元包括嵌入式微处理器、NORFLASH、同步动态随机存取存储器SDRAM、语音编解码器、蓝牙模组、以太网模块组成，其中嵌入式微处理器分别与NORFLASH、同步动态随机存取存储器SDRAM、语音编解码器、蓝牙模组、以太网模块连接；

所述PSTN模拟话机电路包括单片机控制模块，FXO及音频放大电路组成；单片机控制单元通过并行接口分别与FXO及音频放大电路、线路切换单元电路以及数字处理单元中的嵌入式微处理器连接；FXO及音频放大电路与线路切换单元电路连接；

线路切换单元通过模拟信号线分别与数字处理单元电路中的语音编解码器、蓝牙模组连接；

所述USB HOST、USB Device、按键扫描电路、LCD显示电路分别与数字处理单元电路中的嵌入式微处理器连接。

本发明的智能融合通信终端装置所述嵌入式微处理器采用ARM的ARM7TDMI微处理器核心。

有益效果：

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、将PSTN网络、IP网络以及蓝牙短距离通信整合在一起，通过一个终端就可以实现多种方式的融合通信。

2、终端接口丰富，各个模块独立性强，便于系统扩展和更新。

3、按键采用并口控制移位寄存器来响应，响应速度快。

4、本发明的显示设备中，LCD显示屏字体可自定义设置，能满足不同国家和地区的人有不同的审美观要求，而普通电话机屏幕的字体是不可以改变的。

5、语音编码采用PCM编码，因而抗干扰能力很强。

附图说明

图1a是本发明的一种连接示意图。

图1b是微处理的内部结构图。

图2a是本发明的PSTN语音接入极性转换电路原理图。

图2b是测音消除电路原理图。

图2c是前端音频放大电路原理图。

图3是本发明的振铃检测、来电号码获取电路原理图。

图4是本发明的DTMF拨号电路原理图。

图5a是本发明的手柄通话放大电路原理图。

图5b是本发明的免提通话放大电路原理图。

图6是本发明的芯片控制模块的管脚分布图。

图7是本发明的外围存储设备和外部总线单元的电路原理图。

图8是本发明的同步动态随机存取存储器与芯片控制模块之间的电路原理图。

图9是本发明的USB接口的电路原理图。

图10是本发明的LCD显示模块原理图。

图11是本发明的电源供电模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明，如图1a所示，本发明包括嵌入式微处理器、NORFLASH、SDRAM、语音编解码器、蓝牙模组、以太网接口，USB HOST，USB Device，按键扫描电路，LCD显示电路，单片机控制模块，FXO及音频放大电路，线路切换电路等组成。微处理器通过扩展总线单元与NORFLASH连接，通过同步动态随机存取存储器接口与同步动态随机存取存储器SDRAM连接，通过AC97接口与语音编解码器连接，通过串行接口与蓝牙模组连接，通过并行接口与按键扫描电路连接，通过高速同步串行接口与单片机控制单元连接；单片机控制单元通过并行接口分别与FXO及音频放大电路和线路切换单元连接。嵌入式微处理器采用ARM的ARM7TDMI微处理器核心，标准操作频率可达80MHz，并采用176-Pin LQPF封装，具有省电与低成本的优势。微处理器内部结构图如图1b，内建一个Ethernet MAC，此外，还整合了USB 1.1 Host/DeviceController。嵌入式微处理器内建的4KBytes I-Cache与4KBytes D-Cache，也可以随产品开发人员的需求，设定为On-Chip RAM。嵌入式微处理器整合具高度弹性的EBI(External Bus Interface)接口，可通过EBI访问ROM、NORFLASH、SDRAM。PSTN模拟话机电路通过FXO接口与PSTN网络相连，图2a为PSTN网络与模拟话机电路的接入电路图，如图2a所示：当从外部有电话呼入时，通过振铃以及来电号码检测电路。

如图3所示，振铃信号经过TIP-1和RING-1脚通过极性转换芯片，在经过分压电阻R238和R239到达SM8220S的管脚4(RDIN)，当有振铃信号时，管脚7(RDET)为低电平；当CDET为低电平时，DOUT上输出1200BPS的FSK解调信号，指示来电相关信息，提取出号码，在LCD终端上显示。嵌入式微处理器通知单片机处理单元完成摘机，线路切换以及通话功能。

如图4所示，本发明的DTMF拨号电路原理图，单片机通过编程向HT9200的管脚6(DATA)输入串行数据，同时通过控制时钟信号(CLK)和片选信号(CS)来在管脚7(DTMF)产生DTMF信号，完成拨号功能。

如图2a所示，PSTN信号由极性转换电路。如图2b所示，测音消除电路原理图，包括电子门电路、消测音电路。如图5a和5b所示，语音线路切换电路、音频放大电路最终到达手柄或者免提。普通电话线的两条线上加有直流馈电，有正负之分。极性转换电路的作用是将电话线上的极性不定的信号转化成极性确定的信号，这样当电话机与PSTN网络连接时就不必要区分正负，两条线可以随便接。电子们电路用于控制PSTN的接入和断开，即完成摘机和挂机。话机的电子门电路的控制通过设计电子开关来实现，通过单片机的管脚置高或者置低来使三极管导通或者截至来控制摘机和挂机。PSTN通话电路中含有侧音干扰，表现在面向PSTN线路的语音输出会同时反向耦合至PSTN语音输入端，从而进入话筒的放大电路中，最终进入听筒，使用户在听筒中听到自己说话的语音，本电路采用桥式消测音电路，为保证语音信号能够不失真并且能够在手柄、免提、耳机和蓝牙之间切换，需要选择合适的模拟开关来实现，选择模拟开关时要考虑开关的响应时间，对信号的频率衰减等方面，保证语音信号通过开关不产生失真，本发明采用3路2选1开关74LV4053来在手柄和免提之间切换。音频放大电路主要实现听筒输出的音频放大和话筒输入的差分语音放大，以及实现免提功能的功率放大。

如图6所示，芯片控制模块即嵌入式微处理器(1)的管脚分布，主要包括时钟和复位管脚、JTAG结构、外部总线接口、以太网接口、AC97/I2S/PWM/UART3、USB接口、I2C/USI、UART0/UART1/UART2/PS2、SCHI/SDIO/XDMA、CLCDC、以及电源/地管脚组成。

存储系统：系统运行uClinux操作系统，除了要装载Bootloader和uClinux内核外，还要装载运行在uClinux上的应用程序，闪存芯片采用华邦的W9864G6GH作为FLASH存储器，电路原理图如图8；两片16位字宽的SDRAM芯片W986416EH并联组成32位字宽的内存，容量为16MB，这样能够满足存储录音的需求，电路原理图如图7。

音频处理接口：模拟语音信号需要通过采样与数字量化，以便被CPU获取并打包为语音数据包。音频处理模块要处理模拟话机传送过来的语音，完成录音、推送语音的功能。

蓝牙接口：为满足终端与带蓝牙功能的手机互联通信，实现终端与手机通过无线方式传送电话本以及语音的功能。蓝牙产品的开发一般都是基于模块来实现，模块内固化了蓝牙的底层协议栈，而它的一些上层应用模型的实现由控制处理器来完成，通过HCIUART来进行通信。本发明采用蓝牙模块BC35529，该模块的蓝牙芯片采用CSR的BC03核，内置音频编解码器，模块与微处理器之间通过高速串行通信接口通信。

本发明的以太网接口电路原理图：为满足终端与Internet的互联，实现终端与PC的语音、数据等的传输，我们需要给终端提供以太网接口。设计中采用以太网变压器实现系统与外部网络设备的连接，起到高电压隔离和阻抗匹配的作用。具体的方法是在差分接收引脚(RX+/RX-)上，接一个专用于10BASE-T操作的1∶1脉冲变压器。在差分发送引脚(TX+/TX-)上，接一个带有中心抽头的1∶2.5脉冲变压器。变压器应具有2kV以上的电压隔离性能，以防止静电干扰。本发明选用集成网口变压器模块TS6121C。为防止静电干扰，其差发送端和差分接收端分别与阻容滤波网络和与保护地相连。

如图9所示，本发明的USB接口的电路原理图。USB接口电路设计：嵌入式微处理器提供两种USB接口：主USB(USB-Device)接口可用于PC机对PSTN-IP语音智能终端的配置，从USB(USB-Host)接口可用于读写U盘设备，获取UDX电话本数据库，从而实现对通用数据库文件的支持。两种USB接口在系统的需求分析中占有重要地位，系统的硬件平台必须同时支持这两种接口。

如图10所示，LCD显示屏：LCD屏是话机用户接口中非常重要的部分，其显示了话机当前的状态，也是用户配置话机信息的主要显示平台。本发明采用240×128的一种图形点阵液晶显示模组。它用T6963C作为控制器，KS0086作为驱动的240(列)X128(行)的全点阵液晶显示。具有与INTER8080时序相适配的MPU接口功能，并有专门的指令集，可完成文本显示和图形显示的功能设置。本节只是研究了LCD屏与W90P710的电路连接情况，其中使用21根线与W90P710相连，其中4根控制线，8根数据线，另外，在LCD供电时没有直接将3.3V电压加到LCD的电源输入端，而是先加了一个滤波电容，使得LCD的供电更稳定。

按键和LED灯：本智能融合通信终端扩展了丰富的按键和LED显示接口，提供40个按键、10个彩色指示灯(红、黄、绿)，4个单色LED来指示终端的不同工作状态。通过一般的并口行列式扫描方式扩展按键要占用较多的并行接口，本发明采用了一种新型的按键和LED灯扩展方法，通过并口控制移位寄存器来扩展按键和LED。

如图11所示，电源模块主要是用来向芯片组和模拟部分提供+3.3V的电压，向CPU核提供+1.8V的电压，向LCD屏提供5V的电压。芯片组内部的PLL则需要+3.3V和+1.8V两种电压。

Claims (2)

1.一种多功能IP语音通信电话装置，其特征在于：由PSTN模拟话机电路、线路切换单元电路(13)、数字处理单元电路、USB HOST(7)、USB Device(8)、按键扫描电路(9)以及LCD显示电路(10)组成；

所述数字处理单元电路由嵌入式微处理器(1)、NORFLASH(2)、同步动态随机存取存储器SDRAM(3)、语音编解码器(4)、蓝牙模组(5)、以太网模块(6)组成，其中嵌入式微处理器(1)分别与NORFLASH(2)、同步动态随机存取存储器SDRAM(3)、语音编解码器(4)、蓝牙模组(5)、以太网模块(6)连接；

所述PSTN模拟话机电路由单片机控制模块(11)，FXO及音频放大电路(12)组成；单片机控制模块(11)通过并行接口分别与FXO及音频放大电路(12)、线路切换单元电路(13)以及数字处理单元电路中的嵌入式微处理器(1)连接，FXO及音频放大电路(12)与线路切换单元电路(13)连接；

线路切换单元电路(13)通过模拟信号线分别与数字处理单元电路中的语音编解码器(4)、蓝牙模组(5)连接；

所述USB HOST(7)、USB Device(8)、按键扫描电路(9)、LCD显示电路(10)分别与数字处理单元电路中的嵌入式微处理器(1)连接。

2.根据权利要求1所述的多功能IP语音通信电话装置，其特征在于：所述嵌入式微处理器(1)采用ARM的ARM7TDMI微处理器核心。

Images