一种基于嵌入式设备的应急语音通话装置与通话方法与流程

本发明涉及语音通信技术领域，特别涉及一种基于嵌入式设备的应急语音通话装置与通话方法。

背景技术：

当前的应急语音通信领域一般是通过无线终端连接一个电话机来实现通话功能，或者是通过VOIP这种网络电话的方式来实现。这两种方式都需要外接电话机，占用空间不说，也不利于嵌入式集成应用，并增加了成本；VOIP这种网络电话非常容易受到网络环境的影响，通话质量很不稳定，还存在语音延时问题。

技术实现要素：

本发明目的在于解决以上的问题，提供一种不用外接电话机、也不采用VOIP技术，而是采用全球成熟稳定的手机移动通信网络来实现应急语音通话，方法简单、操控灵活、节约成本、极易集成。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于嵌入式设备的应急语音通话装置，包括MCU中央控制器、看门狗模块、无线通信模块、语音模块和GPIO模块。

所述GPIO模块分别连接触发器和MCU中央控制器，所述GPIO模块用于接收触发器发送的触发信号，并将接收到的触发信号发送到MCU中央控制器；根据触发信号，MCU中央控制器发送呼叫指令或者挂机指令给语音模块；语音模块收到指令后执行呼叫或者挂机。

所述MCU中央控制器分别与看门狗模块、无线通信模块、语音模块相连接，所述MCU中央控制器用于存储多个预设通信号码；所述MCU中央控制器依据接收到的所述触发信号，生成相应的查询指令；所述查询指令中携带有预设通信号码地址，所述MCU中央控制器将查询指令发送至语音模块，其中，所述通信号码地址指向依据优先级排列的多个预设通信号码。

所述语音模块分别与无线通信模块、MCU中央控制器和GPIO模块相连接，所述语音模块获取所述通信号码地址中首个地址对应的预设通信号码，同时根据接收到的呼叫指令，立即通过所述无线通信模块呼叫该首个地址对应的所述预设通信号码；并判断线路状态，将线路状态反馈至MCU中央控制器，MCU中央控制器根据线路状态判断是否继续呼叫预设的下一个通信号码，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

优选的，所述线路状态至少包括以下两种状态：

状态1、所述预设通信号码为通路，此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话建立，并停止执行呼叫下一个预设通信号码的指令。

状态2、所述预设通信号码为无法接通，此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话无法建立，MCU中央控制器执行呼叫下一个预设的通信号码的指令，并继续判断线路状态，依次类推，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

优选的，所述MCU中央控制器根据用户指令将被动接听的通信号码进行分类，设置为电话号码黑、白名单。

优选的，所述看门狗模块连接MCU中央控制器，用于实时监测MCU中央控制器的运行状态。

优选的，所述语音模块包括音频信号放大与转换电路、音频接口、IO控制电路。所述的音频接口包括话筒和听筒。

优选的，所述的触发器为按键开关或继电器。

本发明还提供一种基于嵌入式设备的应急语音通话方法，包括以下步骤：

步骤S1，GPIO模块接收触发器发送的触发信号，并将接收到的触发信号发送到MCU中央控制器；根据触发信号，MCU中央控制器发送呼叫指令或者挂机指令给语音模块；语音模块收到指令后执行呼叫或者挂机。

步骤S2，所述MCU中央控制器内置有多个预设通信号码，且依据接收到的所述触发信号生成相应的查询指令，所述查询指令中携带的预设通信号码地址，其中，所述通信号码地址指向依据优先级排列的多个预设通信号码，所述MCU中央控制器将生成的查询指令发送至语音模块。

步骤S3，所述语音模块获取所述查询指令的通信号码地址对应的预设通信号码，同时根据接收到的呼叫指令，立即通过无线通信模块呼叫该首个地址对应的所述预设通信号码；并判断线路状态，将线路状态反馈至MCU中央控制器，MCU中央控制器根据线路状态判断是否执行呼叫下一个预设的通信号码的指令，并继续判断线路状态，依次类推，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

优选的，步骤S1中还包括如下步骤：MCU中央控制器1控制语音模块时预设呼叫延时时间，GPIO模块在预设的呼出延时时间内接收到第2次触发器发送的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行所有指令，发送挂机指令给语音模块，语音模块收到指令后执行挂机。

优选的，步骤S1中还包括如下步骤：GPIO模块可以检测本地电话是否被接通的触发信号，如果GPIO模块接收到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行后续指令，并发送挂机指令给语音模块，实现本地语音通信；如果GPIO未接收到到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器根本预设通信号码轮流拨打，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

优选的，步骤S3中所述线路状态至少包括以下两种状态：

状态1、所述预设通信号码为通路，此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话建立，并停止执行呼叫下一个预设通信号码的指令；

状态2、所述预设通信号码为无法接通，此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话无法建立，MCU中央控制器执行呼叫下一个预设的通信号码的指令，并继续判断线路状态，依次类推，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

根据本发明实施的基于嵌入式设备的应急语音通话装置与通话方法，本发明相比于现有技术至少存在以下优点：

1、MCU中央处理系统为一个高度集成的高性能嵌入式MIPS处理器，采用这种方式可以最大限度降低成本和功耗，提升设计效率，并可精简电路板的布局尺寸。

2、无线通信模块通过Mini-PCie或USB接口和MCU中央处理系统相连，支持GSM/GPRS/EDGE/CDMA/WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/TDD-LTE/FDD-LTE等多种网络制式的。

3、通过MCU与GPIO、语音模块结合；实现手动或自动一键通话，方便快捷，根据判断呼入电话与设置的黑白名单是否匹配，能自动或手动选择接听和挂断，对于应急情况能做出及时处理，减少不必要的损失。

4、通过MCU与GPIO、语音模块结合；可以实现与本地电话、远程电话的联动检测、自动呼叫与自动应答，对于紧急情况下，本地有人能够及时响应并处理，就能够争取到更多的宝贵时间！

5、看门狗模块，实时监测MCU中央控制器的运行状态，方便及时发现MCU的异常运行状况，实现自动诊断、自动恢复。

6、MCU中央控制器通过与远程服务器进行通信，可以对预设的电话号码进行远程修改。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种基于嵌入式设备的应急语音通话装置的电路连接框图；

图2为本发明实施例一种基于嵌入式设备的应急语音通话装置的具体实施过程的流程图；

图3为本发明一种基于嵌入式设备的应急语音通话方法的流程图；

附图标记

1-MCU中央控制器，2-看门狗模块，3-无线通信模块，4-语音模块，5-GPIO模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例提出一种基于嵌入式设备的应急语音通话装置，包括MCU中央控制器1、看门狗模块2、无线通信模块3、语音模块4和GPIO模块5；看门狗模块2连接MCU中央控制器1，用于实时监测MCU中央控制器1的运行状态。

GPIO模块分别连接触发器和MCU中央控制器1，GPIO模块5用于接收触发器发送的触发信号，并将接收到的触发信号发送到MCU中央控制器1；根据触发信号，MCU中央控制器1发送呼叫指令或者挂机指令给语音模块4；语音模块收到指令后执行呼叫或者挂机。

进一步，MCU中央控制器1控制语音模块时预设呼叫延时时间，GPIO模块在预设的呼出延时时间内接收到第2次触发器发送的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行所有指令，发送挂机指令给语音模块，语音模块收到指令后执行挂机。

再进一步，GPIO模块还可以检测本地电话是否被接通的触发信号，如果GPIO模块接收到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行后续指令，并发送挂机指令给语音模块，实现本地语音通信；如果GPIO未接收到到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器根本预设通信号码轮流拨打，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

MCU中央控制器1采用嵌入式MIPS处理器，可以最大限度降低成本和功耗，提升设计效率，并可精简电路板的布局尺寸。进一步，触发器可以为按键开关或继电器。

MCU中央控制器1分别与看门狗模块2、无线通信模块3、语音模块4相连接，MCU中央控制器1用于存储多个预设通信号码；多个预设通信号码由用户进行设置，并且为必要的应急联络号码，例如：监控中心、救援人员及维修人员的电话号码。

MCU中央控制器1依据接收到的触发信号，生成相应的查询指令；查询指令中携带有预设通信号码地址，MCU中央控制器1将查询指令发送至语音模块4，其中，通信号码地址指向依据优先级排列的多个预设通信号码；看门狗模块，实时监测MCU中央控制器的运行状态，方便及时发现MCU的异常运行状况，实现自动诊断、自动恢复。

MCU中央控制器根据用户指令将被动接听的通信号码进行分类，设置为电话号码黑、白名单。进一步，如果呼入的电话号码为黑名单中的电话号码时，MCU中央控制器控制语音通话模块挂断此电话；当呼入的电话号码为白名单的电话号码时，MCU中央控制器控制语音模块4进行自动或手动接听。

需要说明的是，黑、白名单中的通信号码可以由用户实时进行修改操作。

语音模块4分别与无线通信模块3、MCU中央控制器和GPIO模块5相连接，进一步，语音模块主要实现基于SIM卡的语音通话功能；SIM卡支持单卡或多卡。

语音模块4包括音频信号放大与转换电路、音频接口、IO控制电路。MIC音频接口包括话筒和听筒接口。语音模块4与SIM卡相连接，通过MCU中央处理系统控制GPIO实现自动或手动轮流拨打预设的电话号码和接听呼入的电话。

语音模块4根据查询指令，获取通信号码地址中首个地址对应的预设通信号码，同时根据接收到的呼叫指令，立即通过无线通信模块3呼叫该首个地址对应的预设通信号码；并判断线路状态，将线路状态反馈至MCU中央控制器1，具体地，线路状态至少包括以下两种状态：

状态1、所述预设通信号码为通路，此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话建立，并停止执行呼叫下一个预设通信号码的指令；

状态2、所述预设通信号码为无法接通，此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话无法建立，MCU中央控制器执行呼叫下一个预设的通信号码的指令，并继续判断线路状态，依次类推，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

进一步，无线通信模块3可以为2G/3G/4G无线通信模块，通过Mini-PCie或USB接口和MCU中央处理系统相连，支持GSM/GPRS/EDGE/CDMA/WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/LTE等多种网络制式。无线通信模块3主要采用标准化的接口设计，可以兼容市场上众多厂商的不同型号的基于同类标准接口的2G/3G/4G无线通信模块。2G/3G/4G无线通信模块和MCU中央处理系统之间采用标准的接口相连，2G/3G/4G无线通信模块主要完成2G/3G/4G无线网络的空中接口，包括2G/3G/4G无线网络的建立/数据通信、语音通话和GPS数据传输等功能。

具体地，在通信过程中，语音模块根据获取的预设通信号码,利用无线通信模块3发送呼叫指令，呼叫指令通过基站发送至对方接收端，如果为通路，对方接收端应答则通话建立；否则对方接收端不应答，则反馈给语音模块忙音或占线信号。当未能建立通话时，MCU中央控制器根据语音模块是否为忙音或占线信号确定是否执行呼叫下一个预设的通信号码的指令。

当建立通话后，基站将该呼叫指令发送至被叫终端，建立主叫终端(本发明的应急语音通话装置)和被叫终端的通话连接，双方通过基站实现应急通话。

如图2所示，具体过程可通过下述实施例进行说明。

当触发器被人为或自动触发后，GPIO控制语音模块4，立即呼叫预设的第1个电话号码，如果第1个电话号码未占线，而等待对方接听，完成本次语音通话的建立；如果第1个电话号码占线，则可返回忙音给MCU中央控制器进行判断，此时MCU中央控制器执行呼叫下一个预设的通信号码的指令，并继续判断线路状态，依次类推，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

GPIO模块在预设的呼出延时时间内接收到第2次触发器发送的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行所有指令，发送挂机指令给语音模块，语音模块收到指令后执行挂机。

进一步，如图2所示，GPIO模块还可以检测本地电话是否被接通的触发信号，如果GPIO模块接收到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行后续指令，并发送挂机指令给语音模块，实现本地语音通信；如果GPIO未接收到到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器根本预设通信号码轮流拨打，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

当呼入电话时，如果呼入的电话号码为黑名单中的电话号码时，MCU中央控制器控制语音通话模块挂断此电话；当呼入的电话号码为白名单的电话号码时，MCU中央控制器控制语音模块4进行自动或手动接听。

本发明中MCU中央控制器1还可以通过无线通信模块3和SIM卡与远程控制终端进行通信，通过短信或远程服务器对预设的电话号码进行远程修改。

具体地，用户通过远程控制终端(包括短信设备或服务器)向无线通信模块3发送短信或指令，其中，短信或指令内容包括：对预设通信号码的修改指令，无线通信模块3将该修改指令转发至MCU中央控制器1，以由MCU中央控制器对其内部的原始存储内容进行更新。

如图3所示，本发明还提供一种基于嵌入式设备的应急语音通话方法，包括以下步骤：

步骤S1，GPIO模块5接收触发器发送的触发信号，并将接收到的触发信号发送到MCU中央控制器；根据触发信号，MCU中央控制器发送呼叫指令或者挂机指令给语音模块；语音模块收到指令后执行呼叫或者挂机。如图2所示,步骤S1中还包括如下步骤：GPIO模块在预设的呼出延时时间内接收到第2次触发器发送的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行所有指令，发送挂机指令给语音模块，语音模块收到指令后执行挂机。

进一步，如图2所示，GPIO模块还可以检测本地电话是否被接通的触发信号，如果GPIO模块接收到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器判断为取消执行后续指令，并发送挂机指令给语音模块，实现本地语音通信；如果GPIO未接收到到本地电话被接通的触发信号，则MCU中央控制器根本预设通信号码轮流拨打，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

步骤S2，MCU中央控制器内置有多个预设通信号码，且依据接收到的触发信号的次数，生成相应的查询指令，查询指令中携带的预设通信号码地址，其中，通信号码地址指向依据优先级排列的多个预设通信号码，MCU中央控制器将生成的查询指令发送至语音模块。

进一步，如图2所示,在步骤S2中还包括如下MCU中央控制器根据用户指令将被动接听的通信号码进行分类，设置电话号码黑、白名单。进一步，如果呼入的电话号码为黑名单中的电话号码时，MCU中央控制器控制语音通话模块挂断此电话；当呼入的电话号码为白名单的电话号码时，MCU中央控制器控制语音模块进行自动或手动接听。需要说明的是，黑、白名单中的通信号码可以由用户实时进行修改操作。

如图3所示,步骤S3，语音模块获取查询指令的通信号码地址对应的预设通信号码，同时根据接收到的呼叫指令，立即通过无线通信模块呼叫该首个地址对应的预设通信号码；并判断线路状态，线路状态至少包括以下两种状态：

状态1、预设通信号码为通路；此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话建立，并停止执行呼叫下一个预设通信号码的指令。

状态2、预设通信号码为无法接通；此时MCU中央控制器根据线路状态判断为通话无法建立，通过手动或由MCU中央控制器控制语音模块自动挂断，依次根据优先级拨打通信号码地址中下一个地址对应的预设的第二个号码，将该线路状态反馈至MCU中央控制器，并继续判断线路状态，MCU中央控制器根据继续判断线路状态，依次类推，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

进一步，无线通信模块3可以为3G/4G无线通信模块或Wifi模块，通过Mini-PCie或USB接口和MCU中央处理系统相连，支持GSM/GPRS/EDGE/CDMA、WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/TDD-LTE/FDD-LTE多种网络制式的3G/4G无线通信模块。无线通信模块主要采用标准化的接口设计，可以兼容市场上众多厂商的不同型号的基于同类标准接口的2G/3G/4G无线通信模块。2G/3G/4G无线通信模块和MCU中央处理系统之间采用标准的接口相连，2G/3G/4G无线通信模块主要完成2G/3G/4G无线网络的空中接口，包括2G/3G/4G无线网络的建立/数据通信、语音通话和GPS数据传输等功能。

具体地，在通信过程中，语音模块根据获取的预设通信号码利用无线通信模块发送呼叫指令，呼叫指令通过基站发送至对方接收端，如果为通路，则对方接收端应答则通话建立；否则对方接收端不应答，则反馈给语音模块忙音或占线信号。当未能建立通话时，MCU中央控制器根据语音模块是否为忙音或占线信号确定是否自动或手动控制触发器再次触发。

当建立通话后，基站将该呼叫指令发送至被叫终端，建立主叫终端(本发明的应急语音通话装置)和被叫终端的通话连接，双方通过基站实现应急通话。

如图2所示，具体过程可通过下述实施例进行说明。

当触发器被人为或自动触发后，GPIO控制语音模块4，立即呼叫预设的第1个电话号码，如果第1个电话号码未占线，而等待对方接听，完成本次语音通话的建立；如果第1个电话号码占线，则可返回忙音给MCU中央控制器进行判断，此时MCU中央控制器执行呼叫第2个预设的电话号码的指令，并继续判断线路状态，依次类推，直至通话建立或者最后一个通信号码无法接通时挂机。

当有电话呼入时，如果呼入的电话号码为黑名单中的电话号码时，MCU中央控制器控制语音通话模块挂断此电话；当呼入的电话号码为白名单的电话号码时，MCU中央控制器控制语音模块4进行自动或手动接听。

进一步，步骤S3中还包括如下MCU中央控制器连接看门狗模块，以由看门狗模块实时监测MCU中央控制器的运行状态。看门狗模块，实时监测MCU中央控制器的运行状态，方便及时发现MCU的异常运行状况，实现自动诊断、自动恢复。

本发明中MCU中央控制器1还可以通过无线通信模块3与远程控制终端(短信设备或者服务器)进行通信，通过短信指令或者移动通信网络传输的控制指令的形式对预设的电话号码进行远程修改。

具体地，用户通过远程控制终端(短信设备或者服务器)向无线通信模块3发送短信指令或者控制指令，其中，内容包括：对预设通信号码的修改指令，无线通信模块3将该修改指令转发至MCU中央控制器1，以由MCU中央控制器对其内部的原始存储内容进行更新。

本发明，通过设置可实现一键拨号、自动和手动接听功能。其支持2G/3G/4G等众多厂商的无线通信模块，拥有方法简单、操控灵活、节约成本并极易集成的特点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。