专利名称：基于蓝牙技术的嵌入式公众电话网网关的制作方法
技术领域：
本实用新型是无线信息转接设备，属于小区域无线通信网设备制造的技术领域。
二背景技术：
随着Internet和多媒体通信的发展，个人通信设备已经迅速成为人们日常生活的一个重要组成部分。但是目前的一些个人通信设备往往抗干扰能力低，功耗大，功能单一，用户的使用局限于使用场合和网络运营商，支付费用高。人们迫切期望能有一种有效的方式使得用户能自由地选择接入网络的方式，自行合理地支配通信的费用。
近年来提出的无线个域网(WPAN，Wireless Personal Area Network)等小区域无线多媒体通信标准，采用扩频-码分多址技术，具有很强的多址能力和抗干扰能力。由Ericsson等公司发起成立的“蓝牙特别兴趣组”(BSIG，Bluetooth SpecialInterest Group)提出的“蓝牙”技术以其价格便宜、体积小、易操作和功耗低等优点在WPAN的技术中一枝独秀。它工作在2.4GHZ ISM(Industry，Science andMedicine)开放频段，采用短包和快跳频的技术，具有很强的抗干扰能力。
蓝牙设备的体积小、功耗低、成本低的特点使其被广泛地应用在嵌入式平台上。今后，这样的应用可能会无所不在，人们的日常生活中将会有许多这样的产品，它们与所有电子信息、电气设备构成无线网络，可以真正实现把网络随身携带。
蓝牙协议是一个完整的综合协议，协议中规定了众多的应用模型。在各种应用中，“三合一电话”应用是颇具代表性的一种应用，它充分利用了蓝牙的语音功能。“三合一”是指蜂窝手机、公众电话网(PSTN)电话、企业内部电话三种功能集成在一部具有蓝牙功能的语音终端上。“三合一电话”的应用场合，拥有“三合一电话”的用户，能够做到在户外能如同普通的手机一样使用；户内使用而只需缴纳固定电话费；而在办公室等场合下，则能使用企业内部的电话网络而无需付费。对消费者来说既方便又节约，使得用户可以合理地支配通信开支。“三合一电话”的应用前景是非常广阔的。
基于蓝牙技术的PSTN网关和语音终端正是基于“三合一电话”应用。PSTN网关可以使蓝牙语音终端设备以无线的方式访问PSTN，它为语音终端设备动态地接入传统电话网络提供了极大的方便，也为终端设备间内部互通提供了一种便宜、有效的解决方案。语音终端可以是单一蓝牙功能的个人电话、带蓝牙功能的蜂窝电话还可以是带蓝牙功能的多媒体PC等。因而，带蓝牙功能的蜂窝电话用户可以自由选择接入网络的方式，具有极大的灵活性。
三
发明内容
(1)发明目的本实用新型的发明目的是提供一种通过基于蓝牙技术的网关设备，使得用户语音终端可以方便地接入到PSTN，最大限度地利用移动通信运营商与市话运营商共同为“三合一电话”用户提供最佳的服务，并且可以支持多个终端的同时接入的基于蓝牙技术的嵌入式公众电话网网关。
(2)技术方案本实用新型是一种基于蓝牙技术的嵌入式公众电话网网关，由接收部分、信号处理部分和传输部分所组成，该装置由微处理器、随机存取存储器、闪存器、片选电路、蓝牙基带/射频模块、晶振、复位电路、语音拨号电路、PCM语音编解码器所组成，微处理器通过串口与蓝牙基带/射频模块相连接，通过并口与语音拨号电路相连接，通过数据线与随机存取存储器及闪存器相接，通过地址线与闪存器相接；PCM语音编解码分别与蓝牙基带/射频模块和语音拨号电路相接；随机存储器U2的“D0～D31”端与微处理器U1的“MD0～MD31”相接，闪存器U4的“A0～A20”端与微处理器U1的“PDA”端相接；PCM语音编解码器的脚“7、2、27”分别对应与蓝牙基带/射频模块U6的“A1、A2、A4”端相接。
(3)技术效果该实用新型具有如下优点1、使家庭和办公楼等一些公共场所只需一个网关设备就可实现多个用户语音终端与PSTN的互通；2、将三种电话的功能集成在一部电话上，可以最大限度地利用移动通信运营商与市话运营商共同为用户提供服务；3、将蜂窝网业务与基于蓝牙技术的小范围无线接入业务相结合，带蓝牙功能的手机可以优先选择蓝牙接入，在蓝牙未覆盖的地方接入蜂窝网，对消费者来说不必受制于地点和运营商，既方便又节约，可以合理地支配通信开支；4、可以支持多个终端同时访问PSTN，实现点对多点的功能，当有多个终端接入时，对用户的使用毫无影响；
5、网关实现了和PSTN的无缝连接，对用户来说是透明的过程。
6、操作方便，界面友好，充分体现了人性化的特点。
7、当网关和终端不处于通话状态时，均处于节电模式，因而功耗很低。如果在网关和终端加大功率的功率放大器，通信距离可以达到100米；8、由于语音采用了PCM编码，因而抗干扰能力很强。而且语音在链路上加密传输，保密性好。
四
图1是嵌入式PSTN网关总体结构示意图，其中包括微处理器1，随机存取存储器2，闪存3，片选电路4，蓝牙基带/射频模块5，晶振6，复位电路7，语音拨号电路8，PCM语音编解码器9。
图2是嵌入式PSTN网关和单一蓝牙功能的个人电话核心板电原理图。
图3是嵌入式PSTN网关扩展板电原理图。
图4是单一蓝牙功能的个人电话扩展板电原理图。
五具体实施方式
本实用新型基于“三合一电话”应用。包括PSTN网关和终端设备。
网关设备由蓝牙基带/射频模块、W90221F微处理器、PCM语音编解码器、语音拨号电路、片选电路、随机存储器、闪存、复位电路、晶振所组成，语音拨号电路外接PSTN用户线，同时与微处理器的并口和PCM语音编解码器相连，复位电路和晶振的输出端接微处理器，微处理器通过数据线和地址线与随机存储器和闪存相连，片选电路的输出端接闪存，蓝牙基带/射频模块连接到微处理器的串口，同时与PCM语音编解码器相连，模块的输出端接发射天线。
单一蓝牙功能的终端设备由蓝牙基带/射频模块、W90221F微处理器、PCM语音编解码器、片选电路、随机存储器、闪存、复位电路、晶振、拨号盘、话筒/耳机所组成。拨号盘、话筒/耳机与微处理器的并口相连，同时连接PCM语音编解码器，电路其它部分连接与网关相同。终端也可以是带蓝牙功能的多媒体PC，它由蓝牙基带/射频模块、PCM语音编解码器、PC机和耳机/话筒组成，其中蓝牙基带/射频模块连接PC机的串口，模块的输出端接发射天线。耳机/话筒与PCM语音编解码器相连。
PSTN网关与外界PSTN相连，当从外部PSTN有电话呼入时，语音拨号电路将外部PSTN的DTMF信号送至嵌入式平台的并口，运行在嵌入式平台上的网关程序通过并口检测到该信号后，按照蓝牙协议封装该信号，转换成相应的蓝牙信令发送给室内的终端设备，告知终端有电话呼入。反之，电话呼出时，当网关接到终端设备用蓝牙协议封装的数据包后，将其转换成摘机、拨号的操作命令，控制语音拨号电路对PSTN拨号。当终端用户与PSTN用户接通后，网关与终端之间建立语音链路，语音在该链路上传递，在网关端，直接将语音拨号电路与PCM语音编解码器用双工音频线相连，这样终端用户就可与PSTN用户通话了。语音采用PCM编码，传输速率是64Kb/s。
单一蓝牙功能的个人电话是嵌入式的语音终端，由终端首先向网关发起物理链路连接过程，当在终端启动蓝牙功能时，它会主动地查询周围无绳电话类型的蓝牙设备，当查询到这样的设备后，终端会向该设备主动请求建立物理连接，为确保网关与终端通信的安全性，在建立物理连接过程中双方会进行鉴权过程，只有双方的信息码一致才能建立物理连接，否则不能建立连接。网关与终端建立好物理链路后，终端会请求建立和网关的逻辑链路，建立好逻辑链路后就可进行电话呼入呼出，每次电话的呼入呼出是建立在逻辑链路上的。当没有电话呼入呼出时，网关和终端均处于节电模式。通话时，语音在网关和终端之间的语音链路上加密传输。
终端可以是带蓝牙功能的多媒体PC，其工作过程与单一蓝牙功能的个人电话一样。终端也可以是带蓝牙功能的蜂窝电话，它是在普通手机上插入一块蓝牙模块，当它启动蓝牙功能时，与外界通信不通过蜂窝网，以无线的方式通过网关接入PSTN，当它不启动蓝牙功能时，与普通蜂窝网手机没有任何差别。
嵌入式PSTN网关和单一蓝牙功能的个人电话都使用了U1(华邦公司的型号为W90221F的嵌入式微处理器)，采用了两层电路板的形式，分别是核心板和扩展板，采用这种方式为今后扩展电路提供了方便，可以在核心板电路保持不变的情况下扩充扩展板电路。网关和终端的核心板电路结构相同。在核心电路板上有U4，它是2M BYTE的Flash ROM，型号为AM29F016B，存放应用程序和操作系统代码。我们的操作系统选用了HOPEN OS这一实时嵌入式操作系统。对微处理器的初始化代码放在Flash的最后128K字节处，型号为74HC139的片选电路U3A、U5A产生的片选信号使Flash ROM工作在bank1。程序运行在U2中，它是型号为W986432DH的SDRAM，容量是8M Byte。复位电路对核心板和扩展板上的各元器件复位。分别使用了27MHZ和50MHZ的晶振，向微处理器提供时钟。并口有两个用途，既可在烧写程序时使用，也与扩展板的语音拨号电路(网关端)或拨号盘(终端)相连，控制该电路。串口连接到扩展板的蓝牙模块，应用程序读、写串口以向蓝牙模块接收和发送蓝牙数据包。
网关和终端的扩展电路板有较大的差别。在网关端，蓝牙基带/射频模块U7(Ericsson公司的ROK 101 007)提供了无线传输的功能，这是双芯片模式的基带和射频模块，其基带芯片为PMB99090，射频芯片为PBA31301/3。具体实施时，为了增加设备的抗干扰性和设备之间的通信距离，我们将射频电路的天线放在设备的外壳上。PCM语音编解码电路将语音电路送来的模拟语音信号进行PCM编码送给基带和射频模块，也将基带和射频模块送来的数据流转换成模拟语音信号送给语音拨号电路，这一功能是由U11(型号为MSM7540L的PCMCODEC)实现的。语音拨号电路从功能上可分为语音电路、电平转换和振铃电路、拨号电路三部分。型号为MC3K014的语音电路U12实现语音的接收与传送功能，电平转换和振铃电路检测PSTN来的振铃信号并对该信号电平转换，U13型号为MT8889的拨号电路主要向PSTN发送DTMF信令，对PSTN拨号。在终端，扩展电路板与网关的不同之处主要在于终端没有语音拨号电路，取而代之的是与拨号盘的接口电路，该接口电路通过并口与拨号盘相连，应用程序使用周期查询并口的方式获得当前按下的按键。确定当前按下的按键方法如下使用并口的8根数据线，其中4根输入，4根输出，周期性地(每隔50毫秒)循环将四根输出数据线的一根置高，再读四根输入数据线，存下读到的值，与写的值配对后，查询按键表格获得当前按键。在实现中，我们还增加了对按键抖动等问题的处理。另外，终端还有耳机和话筒。
权利要求1.一种基于蓝牙技术的嵌入式公众电话网网关，由接收部分、信号处理部分和传输部分所组成，其特征在于该装置由微处理器(1)、随机存取存储器(2)、闪存器(3)、片选电路(4)、蓝牙基带/射频模块(5)、晶振(6)、复位电路(7)、语音拨号电路(8)、PCM语音编解码器(9)所组成，微处理器(1)通过串口与蓝牙基带/射频模块(5)相连接，通过并口与语音拨号电路(8)相连接，通过数据线与随机存取存储器(2)及闪存器(3)相接，通过地址线与闪存器(3)相接；PCM语音编解码(9)分别与蓝牙基带/射频模块(5)和语音拨号电路(8)相接。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的嵌入式公众电话网网关，其特征在于随机存取存储器(2)U2的“D0～D31”端与微处理器(1)U1的“MD0～MD31”相接，闪存器(3)U4的“A0～A20”端与微处理器(1)U1的“PDA”端相接。
3.根据权利要求1或2所述的基于蓝牙技术的嵌入式公众电话网网关，其特征在于PCM语音编解码器(9)的脚“7、2、27”分别对应与蓝牙基带/射频模块(5)U6的“A1、A2、A4”端相接。
专利摘要基于蓝牙技术的嵌入式公众电话网网关是一种无线信息转接设备，由接收部分、信号处理部分和传输部分所组成。该装置由微处理器、随机存取存储器、闪存器、片选电路、蓝牙基带/射频模块、晶振、复位电路、语音拨号电路、PCM语音编解码器所组成，微处理器通过串口与蓝牙基带/射频模块相连接，通过并口与语音拨号电路相连接，通过数据线与随机存取存储器及闪存器相接，通过地址线与闪存器相接；PCM语音编解码分别与蓝牙基带/射频模块和语音拨号电路相接。
文档编号H04L12/66GK2544476SQ0226268
公开日2003年4月9日 申请日期2002年6月25日 优先权日2002年6月25日
发明者宋铁成, 沈连丰, 徐平平, 肖利, 肖婕, 宋扬, 夏玮玮 申请人:南京东大移动互联技术有限公司