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嵌入式藍牙PSTN語音接入點的設計與實現
摘要：首先，闡述藍牙在公共交換電話網絡PSTN中的一種應用——三合一電話。然后，分別從硬件、驅動程序、應用軟件三個方面進行詳細介紹。最后，給出測試結果，并提出改進方案。引言
源碼開放的μClinux由于其強大的網絡功能和較低的成本，得到了廣泛的應用。嵌入式藍牙公共交換電話網絡PSTN（Public Switched Telephone Network）語音接入點，就是我們和廣東省電信科學研究院合作，在μClinux系統上開發的一種具有廣闊前景的應用。其應用場景如圖1所示。
藍牙GSM雙模手機在進入藍牙PSTN語音接入點的信號覆蓋范圍后，即自動通過接入點在PSTN網絡上登記，這樣用戶的話務就被轉移到PSTN網絡，使用時只需繳納固定電話費；網關具有小型交換機的功能，可以為多個藍牙手機提供類似的服務；而且同一個接入點信號覆蓋范圍之內的藍牙手機間，還可以不經過PSTN直接進行相互間通話，就像對講機一樣，不用付費。本文主要介紹接入點軟硬件以及設備驅動程序的設計與實現。
1 硬件的設計與實現
嵌入式藍牙PSTN語音接入點的硬件系統框圖如圖2所示。整個接入點主要由網關控制模塊、電話線路接口模塊和藍牙收發模塊組成。
1.1 網關控制模塊
網關控制模塊是整個網關軟件的運行平臺。ΜClinux操作系統運行于此硬件平臺之上，而所有應用軟件又運行于操作系統之上。復雜的控制流程以及大量的外擴模塊要求MPU具有較強的處理能力。經多方權衡，本設計最終選用了Motorola公司的ColdFire嵌入式處理器MCF5272。
MCF5272內部的SRAM和ROM對于運行μClinux操作系統是遠遠不夠的。本設計對MCF5272的RAM和ROM進行了擴充，外擴了16MB的SDRAM和4MB的Flash ROM。這樣的存儲器配置不僅滿足了語音接入點軟件的需要，還為網關增加各種功能留有較多的余地。
1.2 電話線路接口模塊
電話線路接口模塊是網關和PSTN的接口，由線路切換繼電器、電話線接口芯片、DTMF接收電路、DTMF發送電路和FSK解調及振鈴接收電路組成。它通過MCF5272的12根GPIO線和4個外部中斷線和網關控制模塊相連。線路切換繼電器用于實現電話線上的信號在振鈴接收電路和語音電路之間的切換，即實現摘機掛機的功能。在待機狀態下繼電器觸點切換在振鈴接收電路一側，等待接收振鈴信號。當需要摘機時，MCF5272控制繼電器切換到話音電路一側。
電話線路接口芯片選用Philips公司的TEA1062A。TEA1062A把電話線上送來的模擬語音信號放大后發送到藍牙收到模塊的PCM編解碼器；相反，也把PCM編解碼器送來的語音信號放大后，放到電話線上傳輸。此外，它還提供了消側音、自動增益控制等功能。
網關還需具備轉發來電顯示信息的功能。常見的來電顯示標準分為DTMF和FSK兩種。我國的來電顯示國家標準是FSK制式的，大部分PSTN交換機也支持FSK標準的來電顯示信息；但是也有少量PSTN交換機和一些用戶內部交換機發送的是DTMF標準的來電顯示信息。我們HOLTEK的HT9170D以及HT9032C芯片分別接收DTMF及FSK來電顯示信息。
網關向PSTN交換機撥號和普通的電話一樣，采用DTMF信號，同時也可以用DTMF信號向PSTN交換機發送一些信令信息。網關的DTMF發送選用FOLTEK的HT9200A芯片。
1.3 藍牙收發模塊
藍牙收發模塊包括藍牙射頻電路、基帶處理電路和PCM編解碼電路，通過MCF5272的UART1和網關控制模塊相連。語音信號通過PCM編解碼器MC145483和電話接口芯片TEA1062A連接。語音信號通過PCM編解碼器MC145483和電話接口芯片TEA1062A連接。MCF5272把藍牙模塊接收到的數據通過協議棧解釋為摘機、掛機、撥號、來電顯示等命令，并通過數據線控制電話語音接收與撥叫電路的各種操作。PSTN市話網用戶線與電話線路接口模塊連接，電話線路接口模塊把外部PSTN電話網的振鈴信號和來電顯示信息通過數據線傳遞給MCF5272。MCF5272再把這些信號通過藍牙軟件棧打成數據包并送給藍牙模塊，由藍牙模塊通過無線信道發送給終端。電話線上的模擬語音信息通過PCM編解碼器編碼后經藍牙模塊發送給終端，同時藍牙模塊接收終端發送過來的語音數據，經過PCM編解碼器解碼，形成模擬語音信號，通過電話接口芯發送到電話線上。本設計中的藍牙基帶和射頻電路由CSR的BlueCore01b芯片加上功放、低噪放、收發切換開關、濾波器和一些外圍電路組成。
2 驅動程序的設計與實現
2.1 μClinux設備驅動程序概述
在μClinux下，所有的硬件設備都被視為文件，從設備接收輸入數據和將輸出送到設備就像從普通文件接收輸入和將輸出送到文件一樣，可以使用read()、write()等系統調用。應用程序通過系統調用和內核交互，而內核則通過設備驅動程序和具體硬件交互，如圖3所示。一般來說，操作系統內核需要訪問三類主要設備：字符型設備、塊型設備以及網絡設備。本接入點的驅動程序屬于字符設備驅動程序。
每個驅動都
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