来源：电子设计应用 作者：姚启欣 唐昆 黄稳

    摘 要：本文简要介绍了基于ixp421的语音网关的系统结构，以及语音dsp模块的工作原理。系统中没有专用的语音dsp，而是由ixp421的xscale核实现。系统软件、应用软件和语音dsp共享cpu时间。语音处理能力会受到编码方式和cpu负荷的制约，因此，本文通过实际系统的测试结果对intel公司声明的性能指标进行了验证。

    关键词：voip；dsp；xscale；编解码

    引言

    就voip设备来说，如果语音处理器的功能和其它应用功能由一个处理器来完成，必然能极大地简化电路，降低成本。intel的ixp421即是这些多功能处理器的其中一种，它的pcm接口使voip设备的硬件结构大大简化了，还可以通过选择不同微代码的方式实现更加灵活的网络应用。

    intel提供的解决方案是通过软件dsp实现语音处理，并声明dsp模块可同时处理四路pcm窄带话音，支持多种语音编码及回波消除等功能。众所周知，单路单向pcm语音速率为64kbps，单路双向为128kbps，4路双向则为512kbps，如何保证语音处理所需要的cpu时间是个关键问题。

    另外，回波消除或其它附加功能也会增加处理时间，在设计中还要考虑内存读写、任务切换、中断处理等系统因素造成的影响。

    ixp421简介

    ixp421是intel公司开发的采用xscale内核的ixp4xx系列处理器之一，主频为266mhz。ixp421采用多处理引擎和硬件多线程处理机制。它包括了一个处理器内核和两个并行网络处理引擎，其中xscale内核为处理器核心，它是以arm v5内核为原型，进行了dsp功能扩展，并优化了16位数据类型的累加和乘法运算。启动时首先初始化xscale核，然后网络处理引擎将从内存下载各自的微代码，以完成外围网络接口的链路层协议处理，它们的执行是完全并行于xscale内核的，通过内嵌的消息队列与xscale核同步。先进高速总线(ahb)实现网络处理引擎和xscale核之间的数据交换，其传输速率达到133.32mhz×32bit，完全能够满足高速网络的数据传输要求。

    dsp软件模块

    intel公司为ixp4xx系列处理器专门开发了dsp软件包。根据实现的不同功能，运行时的dsp模块可分为几个部分，包括网络端点、编码器、***、音频生成器、音频检测器、语音播放器、混音器和t.38。如果系统有四路电话，则每一路电话应该分配一个网络端点，一个音频生成器，一个音频检测器，网络端点代表每一路电话所需的tdm前端处理功能，用以实现tdm数据的收发、发送增益控制和回波消除，而音频生成器、音频检测器则分别实现每一路电话的提示音及dtmf音频检测功能。另外，各路电话分享一个编码器和一个***，语音分流器负责控制网络端点和编***之间的数据流。语音播放器和混音器可多路共用，也可各路单独占用一个，具体个数由应用需求决定。

    图1 系统硬件结构

    系统结构

    整个系统由用户线接口、以太网接口、处理器和通信控制总线组成，如图1所示。　　

    处理器即ixp421，它是设备运行的嵌入式操作系统及应用程序的载体，主要功能是：在通话过程中充当语音数字处理器并分发语音包给特定的终端；在呼叫建立过程中处理网络协议；初始化并控制各部分硬件模块协同工作；提供用户管理界面。内存芯片容量为64mb，通过pc133内存总线连接ixp421的内存控制器。16mb的intel strata flash芯片通过扩展总线连接ixp421。时钟电路为处理器提供频率为33.33mhz的参照时钟，处理器内核及其集成外围电路的时钟均由此分频得到。复位电路为处理器提供上电复位功能，即在系统加电并稳定后复位引脚，保持至少500ms的低电平。

    用户线接口，以silicon laboratroies公司的si3210型接口芯片为核心，为用户提供模拟电话接口功能，这些功能包括：用户线