自动语音记录系统（AVRS）的SOPC设计与实现

文章摘要：摘 要：本文基于Altera公司的高性能Stratix器件，利用SOPC Builder、DSP Builder、Matlab和Simulink等软件设计实现了一种新型的自动语音记录系统（AVRS），实现了对多路电话的通话进行同期监控录音，可广泛应用于需要经常性语音记录的部门。关键词：自动语音记录系统；SOPC；Nios；Stratix1 引言 目前各行业对电话进行通话录音变得越来越普遍，如政府机构出于国家安全的原因需要在线录音监控；安全部门对一些重点监控对象的往来通信需要录音和实时监听；责任重大的政府部门及重要生产部门对有些重要指令需录音；金融银行或证券机构及与大宗金钱有关的交易需

自动语音记录系统（AVRS）的SOPC设计与实现,标签：电子小制作,http://www.88dzw.com

摘  要：本文基于Altera公司的高性能Stratix器件，利用SOPC Builder、DSP Builder、Matlab和Simulink等软件设计实现了一种新型的自动语音记录系统（AVRS），实现了对多路电话的通话进行同期监控录音，可广泛应用于需要经常性语音记录的部门。
关键词：自动语音记录系统；SOPC；Nios；Stratix

1  引言
    目前各行业对电话进行通话录音变得越来越普遍，如政府机构出于国家安全的原因需要在线录音监控；安全部门对一些重点监控对象的往来通信需要录音和实时监听；责任重大的政府部门及重要生产部门对有些重要指令需录音；金融银行或证券机构及与大宗金钱有关的交易需要录音；而一些商务、服务领域则把录音资料作为语音记录和提高服务质量的一种手段。目前，各行业使用的电话语音记录设备主要包括磁带式电话语音记录设备、基于PC机的电话语音记录设备和基于FLASH芯片的电话语音记录设备。这些电话语音记录设备由于体积过大或记录时间较短等缺点在实际应用时满足不了某些用户的特殊需求，因此亟需一种超大存储容量、性能可靠和体积小巧的语音记录设备。

    针对这种现状，我们研制了一种新型的自动语音记录系统（AVRS），它可对多路电话的通话进行同期监控录音，将通话内容转换为数字信息，以语音文件形式存储于硬盘上，并可通过电话检索方式进行查询，查询到的语音文件可通过电话直接播出。本系统采用FPGA及大容量的笔记本硬盘，集成度高、存储信息大，信息可长期保存于硬盘中，文档管理方便、保密性强。

2  系统结构和功能

    自动语音记录系统（AVRS）的应用结构图如图1所示，它通常由PSTN、交换机、自动语音记录系统、计算机和电话机构成。本文所设计的自动语音记录系统（AVRS）具有如下功能：
    （1）提供了高密度的解决方案，以分机并线方式可进行多达4路到64路的通话录音，支持ADPCM、G.711、G.729压缩格式，可兼容世界主流交换机。
    （2）可以提供多通道通话全程实时录音；提供多种录音启动方式，如摘机控制、连接通话控制或声音控制等；操作人员可在任何时间启动监听功能；实时监听对通话双方及通话质量没有任何影响。
    （3）对于呼叫信息的记录可以实现在录制通话语音文件的同时同步记录呼叫信息，提供完整的呼叫信息记录，包括主叫号码、被叫号码、呼叫方向、通话时间和通话时长等。
    （4）可以实现远程监控管理的功能，通过预留的电话远程拨入，在语音引导下可实时监视所有通道的运行状态；可以按多种查询条件（按通道、日期时间、主叫号码、被叫号码等）查询或删除录音记录；可以实现80,000多个通道小时的在线存储量，录音记录除可存储在自动语音记录系统（AVRS）中的硬盘上，还可通过设备上的USB口传输到计算机中。

3  硬件设计
    自动语音记录系统由Stratix EP1S125、Nios软核处理器、SDRAM、IDE接口笔记本硬盘、PCM编解码电路、配置器件MAX7128S、LCD显示模块、键盘、时钟电路、USB接口电路、电话线接口电路和电源等组成，电路原理框图如图2所示。

3.1  Stratix FPGA
    现代大容量、高速度的FPGA一般都内嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS以及硬件乘法累加器等DSP模块，用FPGA来实现数字信号处理可以很好地解决并行性和速度问题，而且其灵活的可配置特性，使得FPGA构成的DSP系统非常易于修改、易于测试及硬件升级。

    Altera公司于2002年推出了新一代Stratix FPGA，它采用0.13微米和铜工艺制造，1.5V核心电压，Stratix器件的DSP模块提供了高于DSP处理器的数据处理能力，并且更为灵活和经济。每一Stratix DSP模块可提供多达8个运行在250MHz的并行乘法器，数据吞吐能力高达2GMACS。最大的Stratix器件EP1S125包括28个DSP模块，可完成高达224个并行乘法操作，并提供56GMACS的总线数据吞吐能力，而传统的DSP处理器最多仅可同时进行8个并行乘法操作，数据吞吐量也只有8.8GMACS。除了DSP模块中的专用乘法器以外，还可利用逻辑单元（LE）实现乘法器和DSP功能。例如，可在Stratix器件中利用大约9600个逻辑单元实现一个256阶FIR滤波器。Stratix系列的EP1S120包括大约114,140个逻辑单元，可以容纳11个这样的滤波器。每一滤波器可运行在200MHz，这意味着通过利用LE可提供563GMACS的器件总吞吐能力。结合DSP模块提供的56GMACS数据吞吐能力，Stratix器件可提供高达620GMACS的数据总吞吐能力，因此Stratix器件适用于大数据量数字信号处理[1]。

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