隨著VoIP在企業語音通信市場中繼續取代模擬電話，該技術也在住宅環境和中小型企業（SMB）中迅速采用。VoIP的優勢 - 例如使用廉價數字媒體的多線路，功能豐富的語音通信系統和顯著降低的通信速率 - 吸引大型企業，對小型消費者同樣具有吸引力。對VoIP設備，手機，IP-PBX和網關的需求持續增長;對更高語音質量的要求正在成為一個非常明確的優先事項。市場反饋已經表明，如果VoIP意味著體驗質量低于典型的POTS線路，主流客戶不會轉向VoIP。VoIP硬件開發人員面臨的挑戰是選擇一個硅平臺，提供性能和總BOM成本的正確組合，以便在競爭激烈的市場中提供成功的解決方案。VoIP系統中的中央處理器是設計中的關鍵組件，極大地影響了最終的語音質量、功能集和物料清單。這篇簡短的論文從多個角度研究了VoIP硬件要求，以及選擇有效方法時必須考慮的權衡。

VoIP 應用處理器要求

VoIP硬件產品開發人員面臨的主要問題與功能集，語音質量，產品成本，開發工作和設計的可擴展性有關。開發一個通用的硬件/軟件平臺，可以利用多個不同產品的經驗是一種理想的方法。但是，每個終端設備（IP 電話、IAD（集成接入設備）、住宅網關、IP-PBX）都有不同的要求。選擇滿足所有要求的處理器平臺是一項挑戰。大多數終端設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計技術。這將確保新產品的上市時間最小化。

下表說明了 VoIP 硬件平臺的可用替代方案。所有這些方法都權衡了物料清單成本、設計靈活性、開發工作以及具有已知性能水平的產品上市時間和最終語音質量。

每種不同的方法都有優點和缺點，決策必須基于產品和市場優先級。基于微控制器的平臺將為大多數嵌入式開發人員提供熟悉的低成本方法。微控制器提供友好的開發環境，通常成本低，并且可以輕松處理IP數據包處理。但是，微控制器并不是處理語音編碼/解碼和信號處理以增強語音質量（例如回聲消除）的好選擇。對于不斷發展的VoIP產品來說，這是一個非常有限的平臺。使用擅長處理數據流的 DSP 架構，語音處理要容易得多。因此，在設計中添加DSP非常有意義。這使得任務能夠分配給最適合執行它們的處理器。這伴隨著BOM的增加，不僅對于額外的處理器，而且對于任何內存和外圍設備。多個芯片（無論是MCU加DSP，還是MCU加ASIC）將導致更高的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對設計靈活性產生負面影響的方法。如果是定制芯片設計，NRE和上市時間會受到影響。如果是商用ASSP，則構建差異化產品的能力顯然會受到影響。這種方法的另一個復雜程度是在單個芯片上構建/購買具有MCU和DSP內核的SoC。這將減少封裝數量，但會降低靈活性，但確實提供了可編程性。MCU和DSP代碼都可以根據目標應用進行定制。

我們討論的最后一種方法是使用單個收斂處理器來處理控制邏輯和語音引擎。收斂處理器是指在獨立DSP領域具有信號處理性能的單個處理器。 各種MCU制造商已經在MCU內核上集成了一些信號處理功能，例如指令集擴展和MAC單元，但這種方法缺乏能夠處理高級語音質量增強的高性能信號處理所需的基本架構基礎， 例如高性能聲學回聲消除和降噪。ADI公司的Blackfin處理器在信號和控制代碼執行方面均具有高性能，因此符合收斂處理器標準。本文的其余部分將探討這種方法，因為融合處理是實現VoIP硬件平臺所有關鍵成功因素的明顯領導者。?

Blackfin融合處理器架構針對媒體處理進行了優化

ADI公司的Blackfin單處理器系統架構具有任何RISC微控制器所沒有的DSP特性，以及DSP上通常沒有的重要微控制器特性。所有數據包處理和媒體處理都在同一處理器內核內處理，從而更有效地實施 IP 媒體處理解決方案。在前面介紹的MCU加DSP方法中，設計人員在實施VoIP解決方案時存在一個重要的瓶頸。數據必須在MCU和DSP子系統之間傳輸，這會導致延遲并增加系統開銷。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行控制代碼處理或信號處理。沒有獨立的限制，例如在MCU加DSP設計中可以找到的限制。此外，Blackfin處理器是一種完全可編程的解決方案，消除了將系統設計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，并且通過堆疊閃存或板載閃存選項大大簡化了工作。Blackfin處理器具有許多面向解決方案的外設和接口，可減少開發工作量、復雜性和部件數量。10/100 以太網 MAC、多個 DMA 通道、LCD 接口、多個串行、并行和音頻端口以及低功耗等特性都推動了解決方案的價值。

此外，業界領先的應用級、系統級和開發工具軟件產品支持 Blackfin 處理器。來自Global IP Solutions的領先VoIP解決方案和開源Asterisk軟件包針對Blackfin處理器進行了優化。ADI （VDK）、Unicoi （Fusion） 和 μClinux 的軟件都支持具有系統級內核和中間件解決方案的 Blackfin 處理器。ADI（VisualDSP++軟件）和開源GNU工具的開發工具可實現快速的代碼開發和驗證。ADI提供不同的選項，以滿足客戶對硬件和軟件的設計要求，涵蓋從獨立軟件組件到參考設計的范圍，再到具有行業領先性能、功耗和價格的完整FOB產品。?

ADSP-BF516低功耗黑鰭金槍魚處理器，內置面向VoIP的外設

ADSP-BF516提供高性能和400 MHz工作頻率。它集成了關鍵外設，并與其他系統設備無縫連接，從而降低了BOM成本。ADSP-BF516的主要特性包括：

高達 400 MHz 的 Blackfin 內核和 116 kB L1 片上存儲器，可提高處理高復雜度媒體算法的性能

帶 DMA 的以太網 MAC，以更少的處理器開銷提供網絡連接

用于 IP 電話用戶界面的 PPI/LCD 控制器

2 個串行端口 （SPORTS），用于連接到編解碼器和 SLIC

1 個可移動存儲接口 （RSI） 控制器，用于連接 IP-PBX 的 MMC、SD 和 CE-ATA 設備

多達 40 個 GPIO，用于 IP 電話鍵盤和 LED 控制

2 UART

2 個 SPI 接口

暮（I2C） 控制器?

8 個定時器

密碼箱?安全技術/OTP 8 kB 用于安全和 IP 保護

ADSP-BF516低功耗黑鰭片處理器，具有面向VoIP的外設。

審核編輯：郭婷