1．本课题所涉及的问题及应用现状综述 实用以太网电话机的设计目的，是希望用拨打传统电话的方法在以太网上进行电话交换，而网络上不增添任何的网关、服务器、多点控制单元等设备。这样，只要把以太网电话机通过RJ45插口接入以太网，就可以拨号呼叫在同一网络上的另一台以太网电话机并进行双向通话。由于电话语音数据不经过网络专用设备的处理直接发给对方，还可缩短语音的网络传输延迟时间。以太网电话机成本低廉，使用方便，通话免费，适合已建有局域网的中小型企事业单位应用。 目前的许多商品化VoIP系统，其技术建立在ITU（国际电信联盟）的H.323系列标准或IETF（互联网工程任务组）制订的SIP协议基础上。这些VoIP系统功能强大、互联性能好，适用于电信服务或大中型企业使用，但面面俱到的标准体系和昂贵的专用设备价格使这些系统在普通的局域网中难以得到普遍应用。而流行的PC机语音聊天或语音会议技术，则必须要有PC机来起到网络语音终端的作用，显然不如使用电话机方便和经济。 以太网电话机的话音传输和交换技术直接基于TCP/IP协议的底层协议，使得语音信号能够以UDP数据包的形式在网络上畅通传输；而上层应用协议则仿照传统电话机的使用模式来建立，所以以太网电话机的使用方法完全和普通电话机一样。从原理上来讲，以太网电话机类似于Peer to Peer的PC机语音技术，但以太网电话机采用了嵌入式计算机技术，全部电路（含固化软件）都可以安装在普通电话机的机壳内，成本低、性能可靠、实用性强。 以太网电话机技术在企业应用相对广泛，而家庭应用却发展缓慢，除了宽频网络普及不足的原因外，标准、功能特性定型以及架构等方面还存在很大的制约因素。 为企业而设计的城域以太网早已进入了教育、保健和金融部门，现在应用开始变得越来越复杂，除了进入医疗和金融事务处理等领域，在学校里，以太网电话机既用于支持其行政工作，也用于学校各个教研室和图书馆的回传线路，未来以太网电话机的前景将一片光明。 2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析 传统的电话机自身无需任何软件即可工作，其信令传输、信号音和话音的接续、交换依赖于程控交换机端的软件来检测和控制。以太网电话机因为不要求网络端提供额外设备，所以这些功能都要由电话机来实现。从一定意义上来讲，是把程控交换机的功能分散到各个电话机来实现。所以，以太网电话机的应用软件十分类似于小程控交换机的软件，主要有检测摘挂机状态、启闭各种信号音、检测拨号信息、向被叫送振铃信息、和被叫交换语音数据等。 以太网电话机的工作过程 本以太网电话机上电后，FPGA首先自动从EPCS4芯片处取得配置数据，完成对FPGA芯片的逻辑编程，构建成片内Nios II处理器、硬件外设接口电路和数字语音处理等逻辑电路。接着，以太网电话机启动初始化程序，完成对硬件的初始化检测、硬件外围设备工作状态的设定，自动把放置在Flash RAM中的应用程序加载到SDRAM中。然后，以太网电话机转入电话应用程序，监测本机的摘挂机状态和来自网络的其它电话机呼叫信号。当检测到本机摘机后，以太网电话机给本机送拨号音，随即监测来自拨号键盘的信息。收到正确的拨号信息后，电话机查找存储的“号码-IP地址”对照表，向被叫用户发送呼叫信息。如果拨号有误，电话机发忙音，提示用户挂机。 可行性分析：本课题基于FPGA和以太网接口芯片，设计以太网电话机，希望用拨打传统电话的方法在以太网上进行电话通信，而网络上不增添任何的网关、服务器、多点控制单元等设备。应用FPGA的可编程片上系统（SOPC）技术，设计一套低成本的解决方案，完成以太网电话机实验装置的软、硬件设计和实现。掌握NIOS2软件设计工具，完成本课题中以太网电话机的电话侧的软件设计。在做毕设前需要掌握语音编解码基础知识和ｃ语言设计相关知识，以便完成SOPC系统中电话侧的软件设计。
3．完成本课题的工作方案 方案简介：首先围绕论文题目查阅文献资料，了解该领域的国内外发展动态，准备开题报告。然后收集整理相关资料，熟悉基于以太网的电路仿真原理，准备正式的设计工作。接着需要掌握NIOS2软件设计工具，完成本课题中以太网电话机的电话侧的软件设计，实现并测试电路性能。并且掌握语音编解码基础知识和C语言设计相关知识，以便完成SOPC系统中电话侧的软件设计。最后进行总结，整理论文，准备答辩。 具体安排： ① 3月10日～3月20日 ：围绕论文题目查阅文献资料，了解该领域的国内外发展动态，准备开题报告； ② 3月21日～4月10日 ：收集整理相关资料，熟悉基于以太网的电路仿真原理。准备正式的设计工作； ③ 4月11日～5月28日 ：掌握NIOS2软件设计工具，完成本课题中以太网电话机的电话侧的软件设计，实现并测试电路性能。 ④ 5月28日～6月16日 ：总结，整理论文，准备答辩； 4．指导教师审阅意见 该生对毕业设计课题所涉及的问题及现状基本了解，对需研究的以太网电话机的电话侧的软件设计主要问题清楚、有一定的解决思路。工作计划基本可行，同意开题。 指导教师(签字)： 年 月 日 说明：
本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
西安邮电学院毕业设计 (论文)成绩评定表 学生姓名 课题名称 毕业设计（论文）时间 夏伟 性别 男 学号 03041163 专 业通工0405班 班 级 课题 实际应类型 用 难较度 难 以太网电话机的电话侧软件设计 2007 年3月15日～6月 16日 指导教师 陈文艺 (职称：教授) 课题任务 论 文 (千字)； 设计、计算说 明书 (千字)； 图纸 (张)； 完成情况 其它(含附 件)： 指 导 教 师 意见 评 阅 教 师 意见 分项得分：开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分 指导教师审阅成绩： 指导教师(签字)： 年 月 日 分项得分：选题 分； 开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分 评阅成绩： 评阅教师(签字)： 年 月 日 验收小组意见 分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分 验收成绩： 验收教师(组长)(签字)： 年 月 日
答 辩 小组 意 见 分项得分：准备情况 分； 陈述情况 分； 回答问题 分； 仪表 分 答辩成绩： 答辩小组组长(签字)： 年 月 日 成绩计算方法 (填写本系实用比例) 指导教师成绩 20 (％) 评阅成绩 30 (％) 验收成绩 30 (％) 答辩成绩 20 (％) 指导教师成绩 评阅成绩 验收成绩 学生实得成绩(百分制) 答辩成绩 总评 答辩委员会意见 毕业论文(设计)总评成绩(等级)： 系答辩委员会主任(签字)： 系(签章) 年 月 日 备 注
西安邮电学院毕业论文(设计)成绩评定表(续表)
目 录
摘要 ................................................... I Abstract .............................................. Ⅱ 引言 ................................................... 1 第一章 绪论 ............................................ 1 1.1 以太网电话机的发展现状 ............................. 1 1.2 本次研究的目的意义 ................................. 1 第二章 以太网电话机概述 ................................ 3 2.1 以太网电话机的基本概念 ............................. 3 2.2 以太网电话机的工作过程 ............................. 3 2.3 以太网电话机的软件方案 ............................. 4 第三章 SOPC嵌入式系统基础 .............................. 6 3.1嵌入式操作系统 ..................................... 6
3.1.1.进程调度 ..................................... 7 3.1.2.文件系统 ..................................... 7 3.1.3系统移植 ..................................... 7 3.1.4 NiosⅡ简介及开发流程 ......................... 8 3.2电话应用软件 ....................................... 9 3.3 实时系统 ........................................... 9
3.3.1前后台系统 ................................... 9 3.4嵌入式操作系统的任务调度及任务间的通讯 ............ 10
3.4.1 uC/os一11的多任务调度 .................... 10 3.4.2 uC/os一11的任务间的通讯和同步 ............. 12 第四章 以太网电话机的电话侧软件设计 ................... 14 4.1以太网电话机的电话侧软件设计方案 .................. 14 4.1.1以太网电话机的电话侧软件设计规划图........... 14 4.1.2主叫侧电话通话过程 .......................... 14 4.1.3被叫侧电话通话过程 .......................... 17 4.1.4自定义通信协议帧 ............................ 19 4.1.5任务定义 .................................... 21 4.2 发送任务 .......................................... 27 第五章 结论 ........................................... 28