嵌入式会议终端的电话模块设计_冯春华.pdf

电子设计工程Electronic Design Engineering第31卷Vol.31第6期No.62023年3月Mar.2023收稿日期：2022-01-09稿件编号：202201046作者简介：冯春华（1982），女，河北衡水人，硕士，讲师。研究方向：计算机应用技术。随着科技的发展，视频会议系统的应用越来越普及1-3，在商业、教育、安防以及人们生活的方方面面，对高清视频的需求越来越多4。视频会议系统通过现有通信介质传输媒体，将人物静动态图像等多种资料发送到各用户的终端上，使得用户可通过系统载体设备进行远程交流5,实现即时且互动的沟通6-7。视频会议系统大多是嵌入式系统，其作用是硬件系统依靠软件系统来实现音视频数据处理、网络通信和各项会议功能，与软件视频会议相比可靠性更好、系统性能更高8。该文介绍了一款集成 PSTN 电话功能的终端设备，该终端既可作为视频指挥系统末级节点，配合实现视频监控、视频指挥、视频会议等业务应用；也可在网络抖动、拥塞、终端或服务故障等情况下，通过电话语音保底功能保障指挥延续。会议终端可以持久化地存储电话号码信息，在离线时也能够进行电话业务，功能更为丰富9。嵌入式会议终端的电话模块设计冯春华（武汉工程科技学院 信息工程学院，湖北 武汉 430200）摘要：针对视频会议终端在网络出现故障时无法进行视频通话的问题，基于传统视频会议终端设备设计了一款集成电话功能的会议终端设备，该设备采用海思平台和红外技术，主要由编码模块、解码模块、电话语音模块等组成，编码模块将设备采集的音视频信号转换为IP数据，并传送到IP网络中；解码模块接收IP网络中的数据，并解码为音视频信号在本地播放；电话语音模块将设备采集的音频信号转换为电话数据，并传送到PSTN网络中。经实验验证，该系统实现了视频会议和电话语音保底功能。关键词：视频会议终端；编码；解码；电话模块中图分类号：TN948文献标识码：A文章编号：1674-6236（2023）06-0124-04DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2023.06.026Telephone module design of embedded conference terminalFENG Chunhua（School of Information Engineering，Wuhan University of Engineering Science，Wuhan 430200，China）Abstract:Aiming at the problem that the video conference terminal cannot make video call when thenetwork fails，a conference terminal device with integrated telephone function is designed based on thetraditional video conference terminal device.The equipment adopts Hisilicon platform and infraredtechnology，which is mainly composed of coding module，decoding module and telephone voicemodule.The coding module converts the audio and video signals collected by the equipment into IP dataand transmits them to the IP network.The decoding module receives the data in the IP network，decodes it into audio and video signals and plays them locally.The telephone voice module converts theaudio signal collected by the equipment into telephone data and transmits it to the PSTN network.Experiments show that the system realizes the functions of video conference and telephone voice minimumguarantee.Keywords:video conference terminal；encode；decode；telephone module-1241系统概述视频会议终端主要由编码模块、解码模块、电话语音模块等组成。编码模块的主要功能是将设备采集的音视频信号转换为 IP 数据，并传送到 IP 网络中。解码模块的主要功能是接收 IP网络中的数据，并解码为音视频信号在本地播放。电话语音模块的主要功能是将设备采集的音频信号转换为电话数据，并传送到PSTN网络中。视频会议终端组成示意图如图1所示。图1视频会议终端组成示意图该会议终端除了具有传统的音视频编解码功能外，还具备如下功能：1）PSTN 电话功能。支持在线/离线状态下通过拨号方式与电话终端、通讯录其他终端进行通话；支持来电响铃、可显示对方用户名或号码信息。2）网络监测功能。支持显示终端与所属节点网络连接状态；支持业务过程中在界面上显示业务两端之间的网络信息(包括丢包、时延、码率、带宽)。3）独立使用功能。支持离线状态下，设备能够离线启动，并能支持本地预览、PSTN电话功能。4）电话保底功能。终端与所属服务节点之间监测到网络状态不佳时，支持由音视频业务自动切换为纯音频业务；终端与所属服务节点之间网络中断条件下，支持由 IP 音视频业务自动切换为 PSTN 电话，支持可设置功能开启/关闭切换保底功能，最终确保系统能够处于稳定安全的状态10。2硬件方案电话信令通过 USB/串口/按键等进行控制，音频的声音采用模拟接口，需要进行消侧音和回声消除。消回声模块使用编解码板上的硬件模块，增加一个回声抑制模块进行消侧音功能，电话模块的硬件方案示意图如图2所示。3软件方案视频会议终端集成拨打/接听电话，控制方式要兼容红外摇控器和手柄。在手柄上资源列表都有对应的按键，红外摇控器无对应的按键，在主菜单增加各个资源菜单，主菜单如图 3 所示，通过方向键选择进入。手柄操作时既可以通过按键一键进入相应的资源列表，也可以在主菜单通过方向键选择进入。图3主菜单4电话模块详细设计电话模块主要包括获取电话通讯录、呼叫外线、外线呼入、外线挂断、主动挂断、呼入响应、呼出响应、电话保底、视频通话中断转电话呼叫、主动拨号呼叫等功能。4.1获取电话通讯录为了保护用户个人信息，视频会议终端从平台获取的电话号码信息已经是加密的，直接将加密的电话号码存储到数据库，需要使用电话号码时再解密。通讯录获取流程图如图4所示，通过用户IDS获取对应的电话号码，获取成功后，将加密的电话号码写到数据库中；然后将加密电话号码解密，写到事先分配好的电话号码内存池中。图4通讯录获取流程图4.2呼叫外线会议终端内部集成了VOIP网关，可以对外提供电话呼叫业务，内部模块与 VOIP关系采用 SIP协议进行交互，以 RTP协议传输音频。用户在电话通讯图2电话模块的硬件方案示意图冯春华嵌入式会议终端的电话模块设计-125电子设计工程 2023年第6期录中选择要呼出的对象，点击确定后发起对外呼出请求，呼叫处理对象接收到呼出请求后进入电话显示处理流程，然后通过消息接口将该请求发送给业务处理模块，最后将呼叫状态更新到播放列表对象，业务处理对象接收到呼出请求后，进入呼出处理流程，呼出处理流程图如图 5所示。在呼出处理中，首先判断电话呼叫记录是否存在，若存在，则直接反馈呼出结果；若不存在，则创建电话呼叫记录，开启呼出定时器，将电话请求通过消息队列发送给电话处理模块。图5呼出处理流程图4.3外线呼入在接收到来自电话处理模块的外线呼入请求时，进入呼入请求处理流程。在进入呼入请求处理流程时，首先检测是否有呼叫记录存在，若存在，则直接给电话处理模块反馈呼叫响应结果为拒绝；若不存在，则创建电话呼叫记录，将所有正在发生的业务置为静音状态，最后将这一请求发送给界面显示对象。在界面显示对象接收到呼入请求时，进入呼入处理流程，呼入处理流程图如图 6 所示。在呼入处理流程中，首先判断电话号码是否允许呼入，若不允许，则直接反馈呼入结果为拒绝；若允许，则进入电话呼叫显示窗口流程，并开启响应定时器，若定时器超时，则进入电话呼叫显示窗口流程，并直接反馈呼入请求为拒绝。4.4外线挂断在接收到来自电话处理模块的外线挂断请求时，业务处理对象进入挂断请求处理流程，在电话呼叫记录存在的情况下，销毁电话呼叫记录，将所有正在发生的业务置为非静音，停止电话呼出定时器，将这一挂断请求发送给呼叫处理对象，在呼叫处理对象接收到挂断请求后，进入挂断处理流程，在接收到挂断请求后，则进入电话呼叫显示窗口流程，并将该记录更新到播放列表对象中。4.5主动挂断在播放列表中，选择对应的项或直接选择挂断所有的情况下，播放列表对象会将挂断请求发送给呼叫处理对象，呼叫处理对象在接收到内部挂断请求时，进入挂断处理流程。在挂断处理流程中，进入电话呼叫显示窗口流程，并隐藏电话警告窗口，同时发送挂断请求给业务处理对象，停止警告定时器。在业务处理模块接收到来自界面的挂断请求时，进入内部挂断流程。在内部挂断流程中，在电话呼叫记录存在的情况下，将所有正在发生的业务置为非静音状态，删除电话呼叫记录，发送挂断请求给电话处理模块。4.6呼入响应在界面显示模块中，接收到按键事件，如果呼入提示窗口仍然存在，则进入呼入响应处理流程，在呼入响应处理中，将响应结果发送给业务处理模块，若选择结果为接受，则将这一电话呼叫更新到播放列表对象，停止呼入响应定时器，显示电话通话提示框，隐藏呼入提示框，在业务处理模块接收到内部对呼入的响应时，进入呼入响应处理流程，在呼入响应流程中，在呼叫记录存在的情况下，将这一响应结果发送给电话处理模块，若结果为接受，则更新电话呼叫记录；否则删除电话呼叫记录，并且将其他正在发生的业务置为非静音状态。4.7呼出响应当业务处理对象接收到来自电话处理模块的呼出结果时，进入呼出结果处理流程，在呼出结果处理流程中，在电话呼叫记录存在的情况下，若结果为拒绝，则删除电话呼叫记录，并停止电话呼出定时器，同时设置其他正在进行的业务为非静音状态；若结果为接受，则更新电话呼叫记录，并停止电话呼出定图6呼入处理流程图-126时器，然后将呼出结果发送给界面呼叫处理对象，界面呼出结果处理流程图如图 7所示。在界面显示呼叫处理对象中，接收到呼出结果时，进入呼出结果处理流程，在呼出结果处理中，若结果为接受，则进入电话显示窗口处理，更新播放对象窗口的状态；若结果为拒绝，则销毁播放对象中对应的号码条目，进入电话显示窗口处理，开启警告提示定时器，显示呼叫失败窗口。图7界面呼出结果处理流程图4.8电话保底电话保底是指在人员离线的情况下，将视频呼叫或语音通话请求直接转换成电话呼叫请求功能。在视频呼叫或语音通话功能中，在呼叫对象为离线的情况下，判断是否为电话保底，如果是电话保底，则将人员呼叫方式转换成电话呼叫方式，同时激活电话呼叫窗口，则电话呼叫窗口进入正常的电话呼叫流程。4.9视频通话中断转电话呼叫在进行视频通话过程中，若出现网络不佳或人员离线的情况，主动发起的视频通话链路将转换成电话呼叫。在接收到视频中断消息时，若当前中断通道为视频呼出且当前配置项为视频呼叫中断自动转电话呼叫，则清除视频呼叫记录，并触发呼叫处理对象去触发电话通信窗口发起电话呼叫，否则进入正常的中断流程，视频通话中断转电话呼叫流程图如图8所示。4.10界面参数配置通过红外摇控器或控制手柄可以通过配置界面对呼叫等待时间、白