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智能网智能外设中语音提示模块的实现

2020-06-26 来源:小侦探旅游网
系统工程与电子技术991230

系统工程与电子技术 SYSTEMS ENGINEERING AND

ELECTRONICS

1999 Vol.21 No.12 P.98-101

智能网智能外设中语音提示模块的实现

周桃园 刘钊

  摘 要 在电信领域,智能网(IN)正成为一个热门话题。与传统的网络相比较,智能网具有一些独特的特点,它能更快捷、更灵活、更经济地提供各种业务。为了建设智能网,需要智能外设(IP)提供业务资源功能(SRF)。提出了一种实现语音提示功能的解决方案,它可以同时向256路或更多用户提供不同语音提示。   主题词 通信网  硬件  软件  +语音提示   文章编号:1001-506X(1999)12-0098-04

The Implement of TONE Module in Intelligent Network

Zhou Taoyuan Liu Zhao

(Institute of Electronic Engineering, UESTC, Chengdu 610054)

  Abstract In the field of telecommunication, intelligent network(IN) is a hot topic recently. Compare to the traditional network, IN has some unique features, it can supple services more quickly, more flexibly and more economic. In order to build IN, it requires intelligent peripherals(IPs) to provide services resource function(SRF). This paper provides a solution to implement TONE module that can offer 256 or more channels of tone information to the user simultaneously.

  Keywords IN  IP  TONE  Hardware  Software

1 智能网的基本概念

  智能网(Intelligent Netowrk, IN)是1992年由ITU标准化的一个名词,它是一个通信网业务控制体系结构,是开放式、分布式、与业务无关的通用通信平台。智能网的主要目标是提供与业务不直接相关的功能,而把它们当成独立于业务的积木式组件

(Building Block of Services Independent, SIBB)来构成各种业务;第二个目标是网络的实施不直接与业务相关,这些与业务不直接相关的功能可以用各种物理实体来实施。这个通用的通信平台在No.7共路信令的基础上,由集中的业务控制点(SCP)、业务交换点(SSP)、业务数据点(SDP)、智能外设(IP)、业务管理点(SMP)和业务生成环境(SCE)等组成。

  智能外设(Intelligent Peripheral,IP)用于提供各种业务资源,它反应到智能网概念模型(Intelligent Network Concept Model, INCM)的分布功能平面中,对应于业务资源功能

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(Services Resource Function, SRF)。语音提示模块是IP的一个组成部分,它的作用在于给用户提供必要的语音提示信息。

2 语音提示模块的整体设计

  语音提示模块(以下简称TONE)在SCP的控制下,按照呼叫状态模型,向用户发送特定的语音提示信息。

  考虑到TONE的通用性,要求它的指标为:   (1) 每一路语音输出的速率为64kbps;

  (2) 最多同时可向256路用户提供各不相同的实时语音信息,语音信号通过两个标准的E2接口输出;

  (3) 在大多数情况,SCP向TONE发送消息到TONE输出语音信息的延时小于100ms;在少数情况下,允许有较大的延时。

  为实现语音提示功能,作者提出了一种TONE的结构。它以一个通信控制器

MC68EN360为核心,主要包括各种存储器、语音提示生成电路、消息收发电路、硬盘接口电路和两个串口电路等。

3 语音提示模块的硬件设计

3.1 通信控制器MC68EN360

  在TONE中,采用MC68EN360作为主处理器。MC68360是新一代的集成通信控制器,它由一个CPU32+核和一个以RISC为核心的通信处理器组成。它具有32位地址的寻址能力,数据总线的宽度为32位;它提供8个存储器控制器(SRAM和DRAM),为存储器提供无缝的接口逻辑;提供四个通用定时器;提供两个独立的DMA控制器

(IDMA),支持两个独立的DMA通道;支持7个外部中断;拥有7个全双工串口,它们可以支持不同的通信协议(Ethernet、HDLC、UART等),还可以支持时隙分配器形成两路TDM通道等。

3.2 大量语音数据的存储

  实现语音提示功能有两种途径:其一是采用语音合成的方法;其二是采用放录音通知的方法。语音合成的方法,适宜于语音音素较少的场合,由于语音合成算法复杂,实现难度较大。考虑到存储器价格的不断下降,在TONE的设计上,采用放录音通知的方法来实现语音提示。

  根据原邮电部的有关标准,在CS-1阶段,智能网的语音提示的总长度大于3.5h,则需要的总存储容量应大于:

64kpbs/8bit*3.5h.60min×60s=100.8Mbyte  (1)

  为此,TONE使用了一个IDE硬盘,用于永久存储智能网业务所需的各种语音提示数据。由于硬盘的存取速度较慢,TONE中还使用了128Mbyte的DRAM存储器缓存常用的语音数据,以加快对语音数据的存取速度。3.3 语音提示的实现方法

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  为能同时向256路用户提供各不相同的语音提示,需要设计一个精巧的语音提示生成电路。它的核心是设计一种缓冲机制,利用分时复用的思想和存储转发的设计思想,按用户需求形成所需的语音提示。

  存储转发原理是利用一个缓冲队列结构变换输入信号和输出信号的不同速率。在TONE中,每一路语音提示输出对应一个缓冲队列,利用信号慢速输出缓冲队列所需时间与信号快速输入缓冲队列所需时间形成的时间差来更新其他的缓冲队列,从而可实现同时输出多路语音信号。

  设缓冲队列的长度为L bit,信号输入缓冲队列的速率为Vi bit/s,信号输出缓冲队列的速率为Vo bit/s,语音信号输出的路数为N,则要求有如下关系

N.L/Vi≤L/Vo  (2)

即要求              Vi≥N.Vo  (3)

  在TONE中,更新缓冲队列采用中断方式,并用DMA方式传送数据。MC 68EN360的DMA速率为Vi=25Mbyte/s。由于Vo=64kbps,当N=256时,显然满足(3)式。  缓冲队列长度L的选取有两个原则:如果L较短,则主处理器中断频繁,负担加重;如果L过长,则引入过大的延时。权衡这两个因素,在TONE中,L取128Byte。那么PCM Highway生成电路一次读出一路缓冲队列中的全部数据所需时间,也即L引入的时延为

128.8bit/64kbps=16ms  (4)

  主处理器从DRAM中搬运语音数据到缓冲队列,它一次全部填满(更新)256路缓冲队列所需时间为

128.256 Byte/25MByteps=1.31ms<<16ms  (5)

  由此可见,主处理器仍有足够的时间去完成别的任务。

  在TONE的实现上,为避免数据冲突,每一路缓冲队列采用乒乓结构(如图1)。它示出了实现128路(TS0~TS127)语音提示输出。

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图1 语音提示生成电路的结构

3.4 消息的通讯

  为了与SCP进行通信,使TONE得到进行相应操作的消息和返回相应的状态,TONE中需设计消息收发电路。在TONE中采用双端口缓冲的通信方式与LPU(在BSP80数字程控交换机中,LPU相当于SCP的代理)进行交互。

  所谓双端口缓冲方式是指利用双端口存储器作为缓冲器(公共邮箱),使通信的双方按一定的协议可以进行可靠的通信,如图2所示。双端口通信方式是一种异步的通信方式,它可以进行点到多点的通信。

图2 消息收发电路原理

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  双端口缓冲通信方式是建立在PCM的复帧基础上的。在具体实施中,给每一个模块分配一个或几个帧的时间片,同该模块的通信只发生在对应的时间片内。具体的帧号由该模块插入机框的槽口号决定。在PCM的一个复帧范围内,每一个帧—时隙对均与缓冲区的一个唯一地址对应。由于这种对应关系的存在,读接收缓冲区特定地址的值就相当于取出PCM Highway复帧上特定帧—时隙对上的数据;往发送缓冲区特定地址写入数据,就相当于向PCM Highway复帧上特定帧—时隙对发送数据。

  在TONE中,按照内部通讯规程,主处理器每50ms扫描一次双端口缓冲区,它引入的响应时延最大为50ms。 3.5 两个串口的设计

  为进行TONE的开发和调试工作,在TONE上设计了一个RS-232调试串口和一个IEEE802.3 10M以太网口。通过以太网,可以对TONE进行软件的加载和程序的运行跟踪及调试。RS-232用于连接控制台终端,用户通过它可以对TONE进行配置操作,同样,TONE可以通过它输出其状态信息。

  利用芯片MC68EN360的通用串行通信控制器,以相应的协议进行配置,再配上不同的外围电路,是可以实现的。

4 语音提示模块的软件设计

  在TONE中,实现语音提示功能的程序流程大体上是这样的:上电或复位后,TONE首先启动读硬盘的任务,它将常用语音数据从硬盘搬运到DRAM中;然后,开始扫描消息;再根据消息的内容,向相应的输出发送要求的语音通知。所以在TONE中,高层的应用程序主要有三大部分:硬盘存取程序、消息扫描程序和语音数据发送程序。图3示出了TONE的软件体系结构。

  在TONE中,由于以上各个任务均具有实时性的要求,而且在不同的任务间还要进行同步、通信和切换等操作,因此,在TONE的软件系统中使用了一个嵌入式的多任务实时操作系统VRTXsa,利用它来对TONE上的各个任务进行管理。

  在TONE中,还需要对硬盘中的语音数据文件进行存取,为了屏蔽用户对硬盘物理结构和数据存储方式细节的依赖性,在TONE中使用了一个文件系统IFX。通过IFX,应用程序可以透明地对硬盘文件进行访问。IFX是VRTXsa的一个组件。

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图3 TONE的软件体系结构

  在板子能够工作之前,需要对板子进行必要的初始化和配置,这就是BSP(Board Support Package)程序所要完成的功能。

  在TONE上电之后,硬盘存取程序将各种常用的语音提示数据从硬盘搬运到DRAM中,并形成一张全局性的“语音索引表tone-index”: typedef struct TONE-INDEX {

 unsigned short tone_id;/*语音数据的ID号   */  char*str_ptr;/*在DRAM中的起始地址*/

 Char*end_ptr;   在DRAM中的终了地址 */  }TONE_INDEX;/*一个语音数据索引项*/

TONE_INDEX tone_index[MAX_TOINE_NUM]; 其中MAX-TONE-NUM为语音文件的总数。

  消息扫描程序周期性地扫描双端口消息缓冲区,得到新的消息,并生成一张全局性的“当前消息表cur_msg”: typedef struct {

 int msg_in_service;   /*消息正在使用标志*/  int send_times;/*发送次数*/  int send_mute;/*发送静音标志*/

 unsigned short tone_id;语音提示音的ID号*/ }CUR_MSG_TABLE;

              /*消息表项数据结构*/ CUR_MSG_TABLE cur-msg;[2][128] 其中每一路输出对应一个消息表项。

语音数据发送程序,维持一个“当前语音表cur_tone”。

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typedef struct {

unsigned short tone_id;/*当前语音的ID号*/

char*str_ptr;/*当前语音在DRAM中的起始地址*/ char*cur_ptr;/*当前语音在DRAM中的终了地址*/  char*end_ptr;/*当前语音在DRA中的当前地址*/

}CUR_TONE_TABLE;/*当前语音表的表项数据结构*/ CUR_TONE_TABLE cur_tone[2][128]

  其中,每一路输出对应一个当前语音表项。

  以上三个全局性的数据结构,支撑语音数据的搬运,而且实现语音提示的功能。图4是语音数据搬运的流程图。

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图4 语音数据搬运流程图

5 总结及改进

  语音提示模块实际上是一个专用的计算机系统,实现它的关键技术是:   1)256路语音提示模块的总体设计思想的提出(硬件和软件);   2)语音提示电路的缓冲结构的设计:   3)大量语音提示数据的存储方案;   4)嵌入式、实时多任务软件的设计。

  同时,在该模块设计的基础上,进行一定的改进,诸如增加一定的输入链路和必要的数据缓冲电路,按语音提示模块的设计思路,利用用户呼叫量的时间统计性,也可以实现语音信箱的功能。这样语音提示模块和语音信箱模块就能够使用相同的硬件,通过后台加载不同的应用程序实现不同的功能,因此增加了系统的灵活性,减少了硬件的维护工作。

  该语音提示模块已在BSP80数字程控交换机上得到实现。

作者单位:周桃园(电子科技大学电子工程学院1603教研室,成都 610054)      刘钊(电子科技大学电子工程学院1603教研室,成都 610054)参考文献

[1]周桃园.智能网智能外设语音提示模块的实现:[硕士学位论文].电子科技大学,1999.

[2][德]Thomas Magedanz, Radu Popescu-Zeletin.智能网基本技术、标准及其发展.若一,赵辰译,北京:电子工业出版社,1997.

[3]龚双瑾,王鸿生.智能网概述.北京:人民邮电出版社,1997.5.

收稿日期:1998-07-02

 

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作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

周桃园, 刘钊, Zhou Taoyuan, Liu Zhao

电子科技大学电子工程学院1603教研室,成都,610054系统工程与电子技术

SYSTEMS ENGINEERING AND ELECTRONICS1999,21(12)1次

1.周桃园 智能网智能外设语音提示模块的实现[期刊论文]-西安电子科技大学学报(自然科学版) 19992.Thomas Magedanz.Radu Popescu-Zeletin.赵辰 智能网基本技术、标准及其发展 19973.龚双瑾.王鸿生 智能网概述 1997

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(1)在分析嵌入式系统、ARM处理器、Linux操作系统特点的基础上,论证了这种基于ARM处理器和Linux操作系统实现组网多功能终端方案的可行性和优越性。
   (2)介绍了嵌入式系统的组成、开发流程和步骤,搭建了嵌入式系统开发和调试平台,包括软件开发工具、硬件调试工具,软件组件等。
   (3)分析了该卫星通信网终端的需求,并详细阐述了本系统的硬件配置,包括ARM处理器、存储器和输入/输出接口。
  

(4)论证了本系统软件部分设计的目标,提出了一种软件结构方案,包括Bootloader、LinuX内核、文件系统、图形用户界面、网络应用程序这几个方面的选型和开发目标。
   (5)完成ARM嵌入式软件平台的设计与实现,包括U-Boot的修改和移植、Linux系统内核的移植和剪裁、嵌入式Linux文件系统的制作、图形用户界面的安装和编程基础,以及Linux系统中驱动程序的设计。

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软件无线电作为一种新兴技术,在现代通信系统中广泛采用。它具有完全的可编程性,可以通过软件编程来实现无线电台的功能;同时采用模块化的结构,能够方便的进行硬件模块的更换和软件的升级,并能通过运行不同的算法,实时的配置自己的信号波形,提供各种各样的通信业务。

但是软件无线电并不是不要硬件,而是把硬件作为一个基本平台来架构。为此,本文首先介绍了基于ARM+DSP+FPGA的WiMAX多处理器硬件平台以及各个处理器的具体分工,并对主要承担WiMAX物理层基带处理的TigerSHARCDSP内部结构进行了详细介绍。由于系统的各层功能被放在了不同的处理器上实现,因此在实现时必须保证各层、各处理器之间数据的正确交互。为此,文章特别介绍了MAC-PHY之间的原语交互过程和每种原语的格式定义,并给出了在具体硬件平台上实现该过程的具体方法。最后以此交互过程为框架,搭建了WiMAX系统整个物理层收发过程的详细软件流程,以控制系统的正常运行。

在接下来的章节中,我们着重介绍了WiMAX发送机和接收机在DSP上的优化设计方法。首先,我们对WiMAX系统的发送机流程按照协议进行了详细的介绍,并对相关模块的DSP实现思路和代码优化过程进行了分析。从协议的规定可以看出,系统必须支持多种参数的配置以及良好的可扩展性,因此我们在实现时主要采用模块化的设计方法以及全软件化的实现方案,以便系统以后的演进更新。对于WiMAX接收机,则着重针对各种误差分别提出了相应的校正算法。文章不仅给出了各种算法的MATLAB仿真结果,而且还给出了适合在DSP上实现的简化算法以及优化过程。从实现结果可以看出,这些算法已经能够很好的满足目前系统运行的需要。

最后,为了测试整个系统设计的正确性,我们专门搭建了用于系统MAC-PHY联调的测试平台。由于涉及到了多处理器协同工作以及各层之间的数据交互,因此我们采用分步测试的方法以简化测试过程。从最终的测试结果可以看出,整个系统已经可以有效稳定的工作。

6.期刊论文 李静 如何提高光纤通信网的可靠性 -管理学家2009(12)

本文从硬件、软件、维护人员素质三个方面对如何提高光纤通信网的可靠性进行了详细的阐述,做出了具体的实施方案.

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频率稳定度是现代精密振荡器的重要特性之一,对于频率稳定度的测量,不仅可以确定振荡器性能的优劣,而且还推动了精密振荡器的研制和发展。近三十多年来,频率稳定度指标提高了7个量级,由10-8提高到10-15,甚至更高。

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由于频率源信号的稳定度特性的定义表征,测量技术以及数据处理等方面不统一,尤其在给出的频率源信号特性指标概念的混乱,使得同一测量对象由于测量方法不一样,表征不同,数据

处理也不同,其结果也不同。我国在1976年2月和1977年12月分别通过了各类频标的频率稳定度的表征,明确规定采用阿仑方差作为频稳的时域表征量,对原子频标还建议采用相对频率起伏谱密度作为频稳的频域表征量本文对频率稳定度的测量系统进行了设计和实现,全文结构安排如下: 1.概述本文的研究背景和课题来源,并简要介绍课题方案的选择和系统框图;

2.介绍测量频率稳定度的理论基础,频率表征的两个方面:时域和频域;介绍常用的几种频率稳定度的测量方法及其优缺点;

3.简要介绍系统的总体硬件实现方案,根据需要选择合适的芯片,对硬件电路设计进行详细的说明,并给出相应的硬件电路图,以及本系统中的主要芯片模块进行详细阐述,并给出模块的实现结构框图及后期对系统进行的优化;

4.简要介绍后继对数据进行测量的软件部分;

5.对全文及课题项目进行概括性总结,并明确下一步有待进行的工作和一些改善系统性能的建议;

8.学位论文 彭双和 高速列车通信网语音报警子系统及其相关问题的研究 1999

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IXP系列网络处理器是Intel公司的产品。IXP1200网络处理器是IXP系列的第一代网络处理器产品。IXP1200芯片主要由一个Strongarm处理器、六个微引擎、SRAM单元、SDRAM单元、PCI总线接口单元、IX总线接口单元组成。每个微引擎各有四个硬件线程,并且线程之间以轮转方式实行非抢占式的硬件线程仲裁交换。利用各硬件线程之间的并行性,IXP1200芯片隐藏了存储器操作所带来的延迟。在微引擎中的包的接收和转发是通过利用IX总线接口单元的接收状态机和转发状态机来完成的。

VERA是美国普林斯顿大学计算机科学系网络工程研究所在研究如何利用IXP系列的网络处理器构建路由器的实践基础上提出的一种策略。VERA把路由器分为三个部分:路由器抽象、分布式操作系统、硬件抽象。

10.会议论文 严怀恩 CCITTNO.7信令系统在S1240中的实现 1987

CCITTNO.7信令系统是国际电报电话咨询委员会研究用于程控数字通信网和ISDN的公共信道信令系统,是具有国际标准性的。它是当前世界各国发展数字通信网和综合业务数字网所采用的主要信号方式之一。在我国,七号信令系统已经并将继续大量进网应用,CCITTNO.7在1240中的实现是较早的,ITT在这方面投入了大量的研制力量。该文将就CCITTNO.7在S1240中的实现作一初步介绍。全文分五部分:引言;1240CCSM;CCITT第2级功能的实现;CCITT第3级和第4级TVP功能的软件实现;结束语和其它。(本刊录)

1.王结太 基于CTI技术的智能网平台研究与实现[学位论文]硕士 2004

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xtgcydzjs199912030.aspx授权使用:电子科技大学(cddzkjdx),授权号:119414dd-7644-4882-8d29-9e9f012ffe11

下载时间:2011年3月7日

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