基于嵌入式Linux和MiniGUI的SIP电话设计 01 需求量, 嵌入式, 操作系统, Linux, Power

samwalton

随着VoIP的迅猛发展，越来越多的个人用户正在使用软件电话、IP电话通过VoIP系统拨打国内和国际长途，IP电话的需求量越来越大，同时，人们对IP电话的要求也越来越高，例如要求IP电话体积小、方便携带、功耗低、待机时间长、漂亮的人机交互界面，功能可扩展等。解决这些需求的可行方案就是用嵌入式系统，具体而言就是采用一款32位嵌入式处理芯片(如arm、Power PC)，将Linux操作系统和MiniGUI图形库经过裁减移植到这些嵌入式处理芯片所构建的硬件平台上。由于Linux具有强大的网络功能，而MiniGUI是一款优秀的针对嵌入式Linux的轻量级图形用户界面库，在它们的基础上做应用开发，能够保证IP电话的稳定性和功能扩展，也能开发出漂亮的人机交互界面。
　　目前用来实现VoIP系统的协议有三种：SIP、MGCP和H．323，其中SIP协议是应用得最广泛的协议，所谓SIP电话就是支持SIP协议的IP电话。
　　1 SIP电话实现方案
　　根据IP电话的功能需求，SIP电话应当实现人机界面的交互、呼叫处理、语音的采集和播放、语音的编码和解码、语音的实时传输。本设计人机界面的交互使用嵌入式系统硬件平台上的LCD和功能按键，采用MiniGUI图形库和Linux按键驱动；呼叫处理模块使用硬件平台上的网络接口，采用eXoSIP协议栈；语音的采集与播放使用硬件平台上的音频接口，采用Linux音频设备驱动；语音的编码和解码直接采用开源G.7-29A源代码；语音的实时传输使用RTP协议，采用开源的JRTPLIB库。
　　SIP电话软件结构图如图1所示。SIP电话由八个模块组成。每一模块对应一个线程。其中，主线程(线程1)的任务是：a．加载配置文件到内存中；b．初始化音频设备和功能按键设备；c．创建RTP会话实例和初始化eXoSIP协议栈；d．初始化四个数据区缓冲结构；e．创建、管理、撤消子线程；f. 显示SIP配置文件的配置信息和状态信息，处理来自呼叫处理模块子线程的消息。呼叫处理模块子线程(线程2)的任务是：通过调用eXoSIP协议栈的API函数，实现SIP电话的呼叫过程控制。语音采集模块子线程(线程3)的任务是：实现语音的采集并将采集到的语音数据存储到全局数据缓冲区队列1中。语音编码模块子线程(线程4)的任务是：从全局数据缓冲区队列1中读取PCM码流并对其进行编码，将转化过后的G．729码流存储到全局数据缓冲区队列2中。数据发送模块子线程(线程5)的任务是：从全局数据缓冲区队列2中提取G．729码流，打包成RTP数据包发送到出去。数据接收模块子线程(线程6)的任务是：检测接收端口上的RTP语音包，提取G．729码流存储到全局数据缓冲区队列3中。语音解码模块子线程(线程7)的任务是：从全局数据缓冲区队列3中读取G．729码流对其进行解码，将转化过后的PCM码流存储到全局数据缓冲区队列4中。语音播放模块子线程(线程8)的任务是：从全局数据缓冲区队列4中读取PCM码流，通过D／A转换成模拟语音信号。

　　2 各线程模块的实现
　　主线程模块主要完成系统各个功能模块的初始化工作，也是程序的入口点，MiniGUI程序的入口点为MiniGUIMain()函数；配置文件的加载拟完成从根文件系统到内存的加载，然后进行解析，存放在全局SIP配置参数结构中。配置文件用来存放呼叫处理模块和语音传输模块使用的参数，具体包括：本机IP地址、子网掩码、网关地址、SIP服务器IP地址，SIP端口号、用户名、本机电话号码、密码、RTP端口号、被叫电话号码和注册间隔时间。初始化音频设备拟完成打开音频设备文件，设置音频设备的采样频率，量化位数和声道数目。打开音频设备文件可通过调用Linux系统函数audio_fd=open(“／dev／DSP”，O_RDWR)来实现，调用成功后将返回音频设备的文件描述符。设置音频设备的采样频率，量化位数和声道数目可通过调用ioctl(fd，…．)函数来实现。功能按键设备的初始化很简单，直接调用buttons_fd=open“／dev／b-uttons”,O)函数打开按键设备文件即可。创建RTP会话实例，可通过调用JRTPLIB库的RTPSession类来完成，然后调用RTPSession类的Create()方法来对其进行初始化，创建完成后，需设置RTP会话实例的传输参数和会话参数。eXoSIP协议栈的初始化直接调用eXoSIP协议栈所提供的初始化函数。七个子线程的创建可通过调用pthread_create函数来完成。SIP配置信息的显示拟完成配置文件中的信息在MiniGUI主窗口上的显示，主要显示本机的IP地址和端口号、SIP服务器的IP地址、本机号码、本机用户名。SIP状态信息的显示拟完成对整个SIP事务迁移状态的显示。例如，如果收到"180Ringing"消息，则在MiniGUI主窗口上显示“对方正在响铃”，如果收到定时器的超时消息，则在MiniGUI主窗口上显示“无人接听，请稍后再拨”。SIP状态信息的显示是一个消息驱动的动态显示。SIP配置信息和状态信息的显示直接采用MiniGUI的窗口模型和消息处理机制。SIP配置信息的显示直接通过调用MiniGUI提供的TextOut(hdc,O,O,host_ip)将SIP参数结构中的参数显示在MiniGUI主窗口上。SIP状态信息的显示必须为每个SIP事务消息定义相对应的MiniGUI消息，以"180 Ringing"消息和定时器超时消息为例，自定义消息如下：

　　#define MSG_180Ringing(MSG_USER+10)
　　#define MSG_TImerC(MSG_USER+11)
　产品的开发具有一定的参考价值。