基于Nios II的語(yǔ)音加密傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2010-12-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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(1)工作原理

通信發(fā)起方使用鍵盤(pán)撥對(duì)方號(hào)碼，Nios II控制系統(tǒng)采集到撥號(hào)信息，組裝成為MODEM撥號(hào)的AT命令，MODEM根據(jù)命令撥號(hào)；對(duì)方的MODEM接收到撥號(hào)信息，發(fā)出來(lái)電提醒，開(kāi)啟語(yǔ)音處理功能，雙方便可通信。MODEM對(duì)經(jīng)過(guò)加密的語(yǔ)音分組信息進(jìn)行封裝，使其適合在PSTN網(wǎng)絡(luò)上傳輸。接收方MODEM接收到數(shù)據(jù)包，對(duì)其解封裝，等待解密處理。在本系統(tǒng)中，MODEM工作于半雙工方式。

(2)MODEM與Nios II控制模塊的連接

系統(tǒng)要正常工作，需要MODEM與Nios II控制系統(tǒng)間進(jìn)行交互，用到的信號(hào)如圖8所示，各信號(hào)的功能如下：

通信傳輸模塊

圖8 通信傳輸模塊

DSR：表示MODEM電源已接上，已處于可用的狀態(tài)。

RTS：請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)，串行通信接口用RTS來(lái)向MODEM表示發(fā)送數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，該信號(hào)應(yīng)控制MODEM進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)或打開(kāi)MODEM的發(fā)送器。

CTS：清除發(fā)送信號(hào)，又稱(chēng)為允許發(fā)送，是MODEM對(duì)RTS的響應(yīng)信號(hào)，表示MODEM已作好發(fā)送的準(zhǔn)備，收到CTS后即可輸出發(fā)送的數(shù)據(jù)。

DCD：數(shù)據(jù)載波檢測(cè)信號(hào)，向終端設(shè)備表示MODEM已收到通信鏈路上的數(shù)據(jù)載波信號(hào)，通知另一方準(zhǔn)備接收。

TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，把終端欲發(fā)送的數(shù)據(jù)串行送往MODEM。

RXD：接收數(shù)據(jù)信號(hào)，接收從MODEM串行發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。

SG：信號(hào)地，連接設(shè)備和通信設(shè)備的信號(hào)地。

由于使用了公共電話網(wǎng)（PSTN），因此在上述7個(gè)信號(hào)的基礎(chǔ)上增加了DTR和RI兩個(gè)信號(hào)。振鈴指示RI通知系統(tǒng)，MODEM已收到交換臺(tái)送來(lái)的振鈴呼叫信號(hào)；然后系統(tǒng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DTR信號(hào)送給MODEM作為對(duì)RI的響應(yīng)。當(dāng)RI和DTR信號(hào)握手聯(lián)絡(luò)上以后，MODEM才可以“接線”以建立通信鏈路；當(dāng)數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，應(yīng)復(fù)位這些信號(hào)以指示“拆線”，讓出通信鏈路。

2.2 Nios II控制模塊設(shè)計(jì)

控制模塊利用Nios II IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)，控制從撥號(hào)(接聽(tīng))、語(yǔ)音采集、編解碼、加解密、傳輸、掛機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)工作。

2.2.1 建立通信

撥號(hào)用的鍵盤(pán)連接在DE1開(kāi)發(fā)板的PS2口上，采用中斷方式與處理器進(jìn)行交互。當(dāng)控制模塊接收到鍵盤(pán)中斷后，讀取用戶(hù)按鍵信息。根據(jù)撥號(hào)信息，控制模塊通過(guò)RS232向MODEM發(fā)出相應(yīng)含有撥號(hào)信息的AT命令，MODEM撥相應(yīng)的號(hào)碼；接聽(tīng)方MODEM發(fā)出振鈴指示后，根據(jù)命令為通話雙方建立連接。

2.2.2 語(yǔ)音處理控制

Nios II控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音處理的控制，其主要功能是讀取一個(gè)語(yǔ)音處理模塊的結(jié)果，并將其按將要進(jìn)行的處理寫(xiě)入下一個(gè)功能模塊。控制模塊操縱I2C控制語(yǔ)音采集回放模塊采集語(yǔ)音并數(shù)字化，然后將數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)送到編解碼模塊進(jìn)行編解碼，進(jìn)而調(diào)用Nios II自定義的AES指令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，最后通過(guò)MODEM發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收方， MODEM讀取對(duì)方發(fā)送過(guò)來(lái)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，控制模塊調(diào)用Nios II自定義AES指令對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，再將解密后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入語(yǔ)音編解碼模塊進(jìn)行解碼，最后調(diào)用語(yǔ)音采集回放模塊還原語(yǔ)音。

2.2.3 通信結(jié)束控制

在通話過(guò)程中，如果檢測(cè)到通信中斷或者通信一方結(jié)束通信的信息，則向各功能模塊發(fā)出復(fù)位信號(hào)，同時(shí)控制MODEM復(fù)位于待機(jī)狀態(tài)，通信結(jié)束。

本設(shè)計(jì)適用于對(duì)語(yǔ)音保密通信有需求的政府機(jī)關(guān)、軍隊(duì)等，也適合需要保密的商業(yè)通信。采用本系統(tǒng)用戶(hù)可以像使用普通電話機(jī)一樣，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音保密通信。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用方便，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行連接，可以在現(xiàn)有的PSTN電話網(wǎng)上使用。如果將調(diào)制解調(diào)器改進(jìn)為CDMA DTU等無(wú)線調(diào)制方式，則用戶(hù)還可以進(jìn)行無(wú)線保密通信。