嵌入式藍牙PSTN語音接入點的設(shè)計與實現(xiàn)

嵌入式藍牙PSTN語音接入點的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：首先，闡述藍牙在公共交換電話網(wǎng)絡(luò)PSTN中的一種應(yīng)用——三合一電話。然后，分別從硬件、驅(qū)動程序、應(yīng)用軟件三個方面進行詳細介紹。最后，給出測試結(jié)果，并提出改進方案。

引言

源碼開放的μClinux由于其強大的網(wǎng)絡(luò)功能和較低的成本，得到了廣泛的應(yīng)用。嵌入式藍牙公共交換電話網(wǎng)絡(luò)PSTN（Public Switched Telephone Network）語音接入點，就是我們和廣東省電信科學(xué)研究院合作，在μClinux系統(tǒng)上開發(fā)的一種具有廣闊前景的應(yīng)用。其應(yīng)用場景如圖1所示。

藍牙GSM雙模手機在進入藍牙PSTN語音接入點的信號覆蓋范圍后，即自動通過接入點在PSTN網(wǎng)絡(luò)上登記，這樣用戶的話務(wù)就被轉(zhuǎn)移到PSTN網(wǎng)絡(luò)，使用時只需繳納固定電話費；網(wǎng)關(guān)具有小型交換機的功能，可以為多個藍牙手機提供類似的服務(wù)；而且同一個接入點信號覆蓋范圍之內(nèi)的藍牙手機間，還可以不經(jīng)過PSTN直接進行相互間通話，就像對講機一樣，不用付費。本文主要介紹接入點軟硬件以及設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計與實現(xiàn)。

1 硬件的設(shè)計與實現(xiàn)

嵌入式藍牙PSTN語音接入點的硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。整個接入點主要由網(wǎng)關(guān)控制模塊、電話線路接口模塊和藍牙收發(fā)模塊組成。

1.1 網(wǎng)關(guān)控制模塊

網(wǎng)關(guān)控制模塊是整個網(wǎng)關(guān)軟件的運行平臺。ΜClinux操作系統(tǒng)運行于此硬件平臺之上，而所有應(yīng)用軟件又運行于操作系統(tǒng)之上。復(fù)雜的控制流程以及大量的外擴模塊要求MPU具有較強的處理能力。經(jīng)多方權(quán)衡，本設(shè)計最終選用了Motorola公司的ColdFire嵌入式處理器MCF5272。

MCF5272內(nèi)部的SRAM和ROM對于運行μClinux操作系統(tǒng)是遠遠不夠的。本設(shè)計對MCF5272的RAM和ROM進行了擴充，外擴了16MB的SDRAM和4MB的Flash ROM。這樣的存儲器配置不僅滿足了語音接入點軟件的需要，還為網(wǎng)關(guān)增加各種功能留有較多的余地。

1.2 電話線路接口模塊

電話線路接口模塊是網(wǎng)關(guān)和PSTN的接口，由線路切換繼電器、電話線接口芯片、DTMF接收電路、DTMF發(fā)送電路和FSK解調(diào)及振鈴接收電路組成。它通過MCF5272的12根GPIO線和4個外部中斷線和網(wǎng)關(guān)控制模塊相連。線路切換繼電器用于實現(xiàn)電話線上的信號在振鈴接收電路和語音電路之間的切換，即實現(xiàn)摘機掛機的功能。在待機狀態(tài)下繼電器觸點切換在振鈴接收電路一側(cè)，等待接收振鈴信號。當(dāng)需要摘機時，MCF5272控制繼電器切換到話音電路一側(cè)。

電話線路接口芯片選用Philips公司的TEA1062A。TEA1062A把電話線上送來的模擬語音信號放大后發(fā)送到藍牙收到模塊的PCM編解碼器；相反，也把PCM編解碼器送來的語音信號放大后，放到電話線上傳輸。此外，它還提供了消側(cè)音、自動增益控制等功能。

網(wǎng)關(guān)還需具備轉(zhuǎn)發(fā)來電顯示信息的功能。常見的來電顯示標(biāo)準(zhǔn)分為DTMF和FSK兩種。我國的來電顯示國家標(biāo)準(zhǔn)是FSK制式的，大部分PSTN交換機也支持FSK標(biāo)準(zhǔn)的來電顯示信息；但是也有少量PSTN交換機和一些用戶內(nèi)部交換機發(fā)送的是DTMF標(biāo)準(zhǔn)的來電顯示信息。我們HOLTEK的HT9170D以及HT9032C芯片分別接收DTMF及FSK來電顯示信息。

網(wǎng)關(guān)向PSTN交換機撥號和普通的電話一樣，采用DTMF信號，同時也可以用DTMF信號向PSTN交換機發(fā)送一些信令信息。網(wǎng)關(guān)的DTMF發(fā)送選用FOLTEK的HT9200A芯片。

1.3 藍牙收發(fā)模塊

藍牙收發(fā)模塊包括藍牙射頻電路、基帶處理電路和PCM編解碼電路，通過MCF5272的UART1和網(wǎng)關(guān)控制模塊相連。語音信號通過PCM編解碼器MC145483和電話接口芯片TEA1062A連接。語音信號通過PCM編解碼器MC145483和電話接口芯片TEA1062A連接。MCF5272把藍牙模塊接收到的數(shù)據(jù)通過協(xié)議棧解釋為摘機、掛機、撥號、來電顯示等命令，并通過數(shù)據(jù)線控制電話語音接收與撥叫電路的各種操作。PSTN市話網(wǎng)用戶線與電話線路接口模塊連接，電話線路接口模塊把外部PSTN電話網(wǎng)的振鈴信號和來電顯示信息通過數(shù)據(jù)線傳遞給MCF5272。MCF5272再把這些信號通過藍牙軟件棧打成數(shù)據(jù)包并送給藍牙模塊，由藍牙模塊通過無線信道發(fā)送給終端。電話線上的模擬語音信息通過PCM編解碼器編碼后經(jīng)藍牙模塊發(fā)送給終端，同時藍牙模塊接收終端發(fā)送過來的語音數(shù)據(jù)，經(jīng)過PCM編解碼器解碼，形成模擬語音信號，通過電話接口芯發(fā)送到電話線上。本設(shè)計中的藍牙基帶和射頻電路由CSR的BlueCore01b芯片加上功放、低噪放、收發(fā)切換開關(guān)、濾波器和一些外圍電路組成。

2 驅(qū)動程序的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 μClinux設(shè)備驅(qū)動程序概述

在μClinux下，所有的硬件設(shè)備都被視為文件，從設(shè)備接收輸入數(shù)據(jù)和將輸出送到設(shè)備就像從普通文件接收輸入和將輸出送到文件一樣，可以使用read()、write()等系統(tǒng)調(diào)用。應(yīng)用程序通過系統(tǒng)調(diào)用和內(nèi)核交互，而內(nèi)核則通過設(shè)備驅(qū)動程序和具體硬件交互，如圖3所示。一般來說，操作系統(tǒng)內(nèi)核需要訪問三類主要設(shè)備：字符型設(shè)備、塊型設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。本接入點的驅(qū)動程序?qū)儆谧址�設(shè)備驅(qū)動程序。

每個驅(qū)動都

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