隨著VoIP在企業(yè)語(yǔ)音通信市場(chǎng)中繼續(xù)取代模擬電話，該技術(shù)也在住宅環(huán)境和中小型企業(yè)（SMB）中迅速采用。VoIP的優(yōu)勢(shì) - 例如使用廉價(jià)數(shù)字媒體的多線路，功能豐富的語(yǔ)音通信系統(tǒng)和顯著降低的通信速率 - 吸引大型企業(yè)，對(duì)小型消費(fèi)者同樣具有吸引力。對(duì)VoIP設(shè)備，手機(jī)，IP-PBX和網(wǎng)關(guān)的需求持續(xù)增長(zhǎng);對(duì)更高語(yǔ)音質(zhì)量的要求正在成為一個(gè)非常明確的優(yōu)先事項(xiàng)。市場(chǎng)反饋已經(jīng)表明，如果VoIP意味著體驗(yàn)質(zhì)量低于典型的POTS線路，主流客戶不會(huì)轉(zhuǎn)向VoIP。VoIP硬件開發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)是選擇一個(gè)硅平臺(tái)，提供性能和總BOM成本的正確組合，以便在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中提供成功的解決方案。VoIP系統(tǒng)中的中央處理器是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵組件，極大地影響了最終的語(yǔ)音質(zhì)量、功能集和物料清單。這篇簡(jiǎn)短的論文從多個(gè)角度研究了VoIP硬件要求，以及選擇有效方法時(shí)必須考慮的權(quán)衡。

VoIP 應(yīng)用處理器要求

VoIP硬件產(chǎn)品開發(fā)人員面臨的主要問(wèn)題與功能集，語(yǔ)音質(zhì)量，產(chǎn)品成本，開發(fā)工作和設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性有關(guān)。開發(fā)一個(gè)通用的硬件/軟件平臺(tái)，可以利用多個(gè)不同產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)是一種理想的方法。但是，每個(gè)終端設(shè)備（IP 電話、IAD（集成接入設(shè)備）、住宅網(wǎng)關(guān)、IP-PBX）都有不同的要求。選擇滿足所有要求的處理器平臺(tái)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。大多數(shù)終端設(shè)備的生命周期也非常短，被具有新功能或不同功能的更新版本所取代，這使得這種方法具有更大的靈活性并適合快速設(shè)計(jì)技術(shù)。這將確保新產(chǎn)品的上市時(shí)間最小化。

下表說(shuō)明了 VoIP 硬件平臺(tái)的可用替代方案。所有這些方法都權(quán)衡了物料清單成本、設(shè)計(jì)靈活性、開發(fā)工作以及具有已知性能水平的產(chǎn)品上市時(shí)間和最終語(yǔ)音質(zhì)量。

每種不同的方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，決策必須基于產(chǎn)品和市場(chǎng)優(yōu)先級(jí)?；?a target="_blank">微控制器的平臺(tái)將為大多數(shù)嵌入式開發(fā)人員提供熟悉的低成本方法。微控制器提供友好的開發(fā)環(huán)境，通常成本低，并且可以輕松處理IP數(shù)據(jù)包處理。但是，微控制器并不是處理語(yǔ)音編碼/解碼和信號(hào)處理以增強(qiáng)語(yǔ)音質(zhì)量（例如回聲消除）的好選擇。對(duì)于不斷發(fā)展的VoIP產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常有限的平臺(tái)。使用擅長(zhǎng)處理數(shù)據(jù)流的 DSP 架構(gòu)，語(yǔ)音處理要容易得多。因此，在設(shè)計(jì)中添加DSP非常有意義。這使得任務(wù)能夠分配給最適合執(zhí)行它們的處理器。這伴隨著BOM的增加，不僅對(duì)于額外的處理器，而且對(duì)于任何內(nèi)存和外圍設(shè)備。多個(gè)芯片（無(wú)論是MCU加DSP，還是MCU加ASIC）將導(dǎo)致更高的BOM和更多的工程工作量。

專用的固定功能硬件是另一種肯定會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)靈活性產(chǎn)生負(fù)面影響的方法。如果是定制芯片設(shè)計(jì)，NRE和上市時(shí)間會(huì)受到影響。如果是商用ASSP，則構(gòu)建差異化產(chǎn)品的能力顯然會(huì)受到影響。這種方法的另一個(gè)復(fù)雜程度是在單個(gè)芯片上構(gòu)建/購(gòu)買具有MCU和DSP內(nèi)核的SoC。這將減少封裝數(shù)量，但會(huì)降低靈活性，但確實(shí)提供了可編程性。MCU和DSP代碼都可以根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用進(jìn)行定制。

我們討論的最后一種方法是使用單個(gè)收斂處理器來(lái)處理控制邏輯和語(yǔ)音引擎。收斂處理器是指在獨(dú)立DSP領(lǐng)域具有信號(hào)處理性能的單個(gè)處理器。 各種MCU制造商已經(jīng)在MCU內(nèi)核上集成了一些信號(hào)處理功能，例如指令集擴(kuò)展和MAC單元，但這種方法缺乏能夠處理高級(jí)語(yǔ)音質(zhì)量增強(qiáng)的高性能信號(hào)處理所需的基本架構(gòu)基礎(chǔ)， 例如高性能聲學(xué)回聲消除和降噪。ADI公司的Blackfin處理器在信號(hào)和控制代碼執(zhí)行方面均具有高性能，因此符合收斂處理器標(biāo)準(zhǔn)。本文的其余部分將探討這種方法，因?yàn)槿诤咸幚硎菍?shí)現(xiàn)VoIP硬件平臺(tái)所有關(guān)鍵成功因素的明顯領(lǐng)導(dǎo)者。?

Blackfin融合處理器架構(gòu)針對(duì)媒體處理進(jìn)行了優(yōu)化

ADI公司的Blackfin單處理器系統(tǒng)架構(gòu)具有任何RISC微控制器所沒(méi)有的DSP特性，以及DSP上通常沒(méi)有的重要微控制器特性。所有數(shù)據(jù)包處理和媒體處理都在同一處理器內(nèi)核內(nèi)處理，從而更有效地實(shí)施 IP 媒體處理解決方案。在前面介紹的MCU加DSP方法中，設(shè)計(jì)人員在實(shí)施VoIP解決方案時(shí)存在一個(gè)重要的瓶頸。數(shù)據(jù)必須在MCU和DSP子系統(tǒng)之間傳輸，這會(huì)導(dǎo)致延遲并增加系統(tǒng)開銷。Blackfin處理器也是一種非常高性能的靈活處理引擎。所有Blackfin周期都可以分配用于執(zhí)行控制代碼處理或信號(hào)處理。沒(méi)有獨(dú)立的限制，例如在MCU加DSP設(shè)計(jì)中可以找到的限制。此外，Blackfin處理器是一種完全可編程的解決方案，消除了將系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員鎖定在固定編解碼器或算法中的硬件塊。添加或更改功能是軟件更改，并且通過(guò)堆疊閃存或板載閃存選項(xiàng)大大簡(jiǎn)化了工作。Blackfin處理器具有許多面向解決方案的外設(shè)和接口，可減少開發(fā)工作量、復(fù)雜性和部件數(shù)量。10/100 以太網(wǎng) MAC、多個(gè) DMA 通道、LCD 接口、多個(gè)串行、并行和音頻端口以及低功耗等特性都推動(dòng)了解決方案的價(jià)值。

此外，業(yè)界領(lǐng)先的應(yīng)用級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和開發(fā)工具軟件產(chǎn)品支持 Blackfin 處理器。來(lái)自Global IP Solutions的領(lǐng)先VoIP解決方案和開源Asterisk軟件包針對(duì)Blackfin處理器進(jìn)行了優(yōu)化。ADI （VDK）、Unicoi （Fusion） 和 μClinux 的軟件都支持具有系統(tǒng)級(jí)內(nèi)核和中間件解決方案的 Blackfin 處理器。ADI（VisualDSP++軟件）和開源GNU工具的開發(fā)工具可實(shí)現(xiàn)快速的代碼開發(fā)和驗(yàn)證。ADI提供不同的選項(xiàng)，以滿足客戶對(duì)硬件和軟件的設(shè)計(jì)要求，涵蓋從獨(dú)立軟件組件到參考設(shè)計(jì)的范圍，再到具有行業(yè)領(lǐng)先性能、功耗和價(jià)格的完整FOB產(chǎn)品。?

ADSP-BF516低功耗黑鰭金槍魚處理器，內(nèi)置面向VoIP的外設(shè)

ADSP-BF516提供高性能和400 MHz工作頻率。它集成了關(guān)鍵外設(shè)，并與其他系統(tǒng)設(shè)備無(wú)縫連接，從而降低了BOM成本。ADSP-BF516的主要特性包括：

高達(dá) 400 MHz 的 Blackfin 內(nèi)核和 116 kB L1 片上存儲(chǔ)器，可提高處理高復(fù)雜度媒體算法的性能

帶 DMA 的以太網(wǎng) MAC，以更少的處理器開銷提供網(wǎng)絡(luò)連接

用于 IP 電話用戶界面的 PPI/LCD 控制器

2 個(gè)串行端口 （SPORTS），用于連接到編解碼器和 SLIC

1 個(gè)可移動(dòng)存儲(chǔ)接口 （RSI） 控制器，用于連接 IP-PBX 的 MMC、SD 和 CE-ATA 設(shè)備

多達(dá) 40 個(gè) GPIO，用于 IP 電話鍵盤和 LED 控制

2 UART

2 個(gè) SPI 接口

暮（I2C） 控制器?

8 個(gè)定時(shí)器

密碼箱?安全技術(shù)/OTP 8 kB 用于安全和 IP 保護(hù)

ADSP-BF516低功耗黑鰭片處理器，具有面向VoIP的外設(shè)。

審核編輯：郭婷