以太网平台

以太网平台（精选三篇）

以太网平台 篇1

基于同步数字体系 (SDH) 的多业务传输平台 (MSTP) 是铁路通信系统的基础综合承载平台, 提供承载各通信子系统 (如固定用户接入交换系统FAS、GSM-R、接入、时钟、环监、综合视频监控、应急、数据、直放站网管等系统) 的信息, 还要为信号系统、数据采集与监视控制系统 (SCADA) 、客票系统、铁路运输管理信息系统 (TMIS) 、微机监测系统等业务系统提供可靠的、冗余的、可重构的、灵活的信道。

早期的铁路通信传输系统主要承担以语音、低速数字信号等的系统业务, 数据量不大。随着铁路客运专线大规模建设及铁路信息化工作的推进, 同时各业务系统逐渐向简单化IP接口转变, 对传输带宽要求不断提高。一是要求通信传输系统能够传输语音、数据、图像、视频等多种类型的综合业务信息;二是需要提供对宽带数据业务接口和大带宽需求的支持以及随之而来的安全隔离和服务质量 (QoS) 保证等。

目前在客运专线传输系统中, 以太网业务主要应用于SCADA、综合视频监控系统、动力及环境监控系统、光纤直放站网管系统、客票系统、防灾系统、智能门禁系统等。

2 基于MSTP平台的以太网组网及应用分析

经过多年的发展和应用, 基于SDH的MSTP已经成为建设城域综合传送平台的成熟技术。其核心技术是支持数据业务尤其是以太网业务和以传统话音为主的时分复用 (TDM) 业务的综合传输。MSTP技术的发展主要体现在对数据业务的支持上。随着异步传输模式 (ATM) 应用逐渐减少, 对以太网业务的支持能力成为MSTP技术革新的主要标志。在电信网络的发展和技术进步的驱动下, MSTP经历了从支持以太网透传功能的第1代MSTP、支持汇聚和二层交换功能的第2代MSTP, 到支持内嵌弹性分组环 (RPR) 、多协议标记交换 (MPLS) 等以太网业务Qo S支持的第3代MSTP的发展历程, 并且还可以升级到智能光网络。

根据ITU-T G.etnsrv, 以太网业务有4种类型:以太专线 (EPL) 业务、以太虚拟专线 (EVPL) 业务、以太专用局域网 (EPLn) 业务和以太虚拟专用局域网 (EVPLn) 业务。

EPL:以太透传业务, 各个用户独占一个虚拟容器通道 (VCTRUNK) 带宽, 业务延迟低, 提供用户数据的安全性和私有性。

EVPL:又称多点虚拟专用网 (VPN) , 其优点在于不同业务流可共享VCTRUNK通道, 使同一物理端口可提供多条点到点的业务连接, 并在各个方向上的性能相同, 接入带宽可调、可管理, 业务可收敛实现汇聚, 节省端口资源。

EPLn (EPLAN) :又称网桥服务, 网络由多条EPL专线组成, 实现多点到多点的业务连接。接入带宽可调, 可管理, 业务可收敛、汇聚。优点与EPL类似, 在于用户独占带宽, 安全性好。

EVPLn (EVPLAN) :又称虚拟网桥服务、VPN业务或VPLS业务, 实现多点到多点的业务连接。

2.1 以太网专线业务

以太网专线业务类似于以太网透传业务, 包括EPL和EVPL。

2.1.1 EPL业务

EPL业务是专线业务中比较简单的一类业务, 可实现业务的点到点、点到多点的连接, 但每个业务占用独立的VCTRUNK端口, 以保证每个业务带宽独享、相互隔离。

EPL应用包括点到点业务:端到端基于以太端口透传;点到多点业务:基于端口+虚拟局域网 (VLAN) 进行业务透传;多点到点业务:基于端口+VLAN进行业务透传, 实现业务汇聚。

区间站的以太网业务连接到媒体接入控制 (MAC) 端口, 不同的VLAN映射到不同的VCTRUNK, 形成不用带宽的以太网专线通道, 将业务传到车站不同的MAC端口 (见图1) 。

2.1.2 EVPL业务

EVPL与EPL的区别是:EVPL可以共享VCTRUNK端口, 同一VCTRUNK端口内不同VLAN共享带宽, 因此EPL可以看成是EVPL的一种特殊应用。通过VLAN TAG或者使用二层标签如VLAN嵌套、MPLS标签等实现通道共享技术, 提供带宽共享;通过用户隔离技术保障数据的安全性。EVPL通道共享见图2。同时, 利用EVPL还可实现单站的带宽共享 (见图3) 。

以太网板的单站共享方式即同一块以太网板上的多个以太网口的业务映射到相同的一个VC12 TRUNK中。如果属于不同的用户, 则由各用户独立的虚拟网桥 (VB) 进行区分。如果用户内部业务有安全保障要求, 则在该VB内部进行VLAN划分;如果有带宽保证要求, 则通过优先级的划分实现差分服务。

2.2 以太网LAN业务

以太网L A N业务类似于以太网二层交换业务, 但其操作对象有所差别 (见图4) 。EPLAN方式与EVPLAN方式均能实现LAN互联业务, 即城域网 (MAN) , 均能实现多点对多点通信, 不同之处是EPLAN方式的不同用户带宽各自独占。而EVPLAN方式不同用户的带宽通过二层标签, 如VLAN嵌套、MPLS标签等技术实现共享, 通过用户隔离技术保障数据的安全性, 从而利用相同的传输物理通道资源构成逻辑上独立的LAN, 充分提高带宽利用率。

另外, 虚拟通道还能使多个站点共享SDH环网的同一传输带宽 (如1个2 Mb/s) , 实现在该共享带宽上的多个站点业务的统计复用 (见图5) 。

图5中, 各站点之间通过VC12TRUNK互联, 其中, 站点1与4之间如果通过VC12 TRUNK互联, 则1, 2, 3, 4站点的以太网互联成环, 理论上会形成广播风暴。这时可以启动新型以太单板的生成树协议 (STP) 处理, 通过在逻辑层面上阻塞站点1与4之间的VC12TRUNK, 防止环网形成。也可以不在站点1与4之间配置VC12 TRUNK。两种方式都可以保证最后4个站点的以太网层面上无环网形成。

每个VC12 TRUNK包含N个2 Mb/s, 例如1个2 Mb/s, 只占用SDH环网上的1个2 Mb/s, 4个站点的业务统计复用这1个2 Mb/s的传输带宽。整体思想是首先将环网上的业务下到新型以太单板上, 通过二层交换与本地业务整合后再上到传输带宽实现统计复用。

2.3 以太环网 (Ethernet Ring) 技术和内嵌RPR环网技术

2.3.1 Ethernet Ring技术

Ethernet Ring方式采用二层交换实现以太环网, 即物理层成环, MAC层通过生成树协议组成总线型/树型拓扑。Ethernet Ring方式可以实现各节点共享环路带宽, 提高带宽利用率;同时也可实现业务优先级和一定的带宽控制功能, 一般通过对IEEE802.1p帧格式信号处理实现。另外可以基于端口或VLAN设置速率限制 (如最小保证带宽和最大带宽) , 这样系统有一定的带宽控制机制, 对于环上富裕的带宽通过竞争接入。

在保护方面, 除支持传统的S T P外, 还支持IEEE802.1w快速生成树协议 (RSTP) 。RSTP是生成树协议的改进, 在原有功能的基础上提高了网络保护性能。传统生成树倒换时间为几十秒, 从发现链路断裂、数据中断到数据恢复至少需要几十秒的时间, 而RSTP只需约几秒 (6~8 s) 就可以将数据流切换到备份链路上。

基于二层交换实现的Ethernet Ring存在一些较大的局限性:

(1) 实现方式:以太环网通过STP形成总线型结构, 媒体接入控制 (MAC) 层并未真正成环, 环路流量不能双向传送;

(2) 环网带宽利用:基于二层交换的以太环网存在带宽分配的不公平性, 端到端QoS很难保证。当环网上的各节点竞争环路带宽时, 缺乏有效的环网公平算法, 各节点实际得到的带宽很难保证, 并且不能实现带宽颗粒的灵活指配;

(3) 业务优先级:对输入信号优先级划分只能按照百分比切割, 并不科学;

(4) 保护:主要依赖于STP或RSTP, 倒换速率比较慢, 相对于MSTP物理层的50 ms电信级保护有较大的差距, 不能实现重要业务传输的可靠性要求;

(5) 二层交换设备需要对每个业务进行MAC地址查询, 环路节点数量越多, 性能越差;

(6) 采用Ethernet Ring方式:为了保证光缆线路故障时, 其以太网业务倒换时间≤50 ms, 以太网业务在SDH层面需采用复用段保护, 但在节点失效的情况下, 共线以太网业务无法得到SDH物理层的环网保护, 必须利用STP提供链路层的保护倒换, 倒换时间≤50 s。

严格意义上讲, 基于二层交换实现的Ethernet Ring并不是真正的分组环。基于二层交换实现的Ethernet Ring可应用在当物理环路上业务端口较少 (8—12个) 而网络带宽又非常紧张的情况下。

2.3.2 内嵌RPR环网技术

针对基于二层交换实现Ethernet Ring的上述问题, 目前普遍认可的解决方案是RPR技术。RPR利用机动目标跟踪 (VDQ) 算法实现环路带宽的公平分配, 同时通过流分类、业务优先级等技术满足以太网业务的QoS功能。通过内嵌RPR模块实现以太环网是指在一个或多个用户侧的以太网物理接口与一个或多个独立系统侧的虚拟容器 (VC) 通道之间实现基于以太网链路层和RPR链路层之间的桥接处理的数据帧交换功能, 并且支持用户侧以太网业务的透明性, 保证对所有的二层、三层以上的协议透明。

内嵌RPR具有以下功能:

(1) RPR MAC层具有服务等级分类功能、统计复用功能, 环上各个节点根据业务的等级及所需要的带宽动态地共享环上带宽资源。

(2) 接入带宽的公平算法。为保证各节点业务均有平等享有带宽的权利, RPR的VDQ等公平算法使各节点入环的业务在竞争情况下机会均等。

(3) RPR层快速的环保护倒换 (50 ms) 功能。与SDH中的物理层环保护倒换不同, RPR采用二层环保护倒换, 分为环回倒换 (Wrap) 和重路由保护 (Steering) 两种倒换方式, 前者倒换速度快, 数据包丢失少, 但带宽占用多, 后者反之。在实际使用中需要注意内嵌RPR的MSTP的L1, L2多重保护虽然可以提高以太网业务的可靠性, 但不同层的保护需要设置拖延时间, 避免各种保护方式同时启动造成业务振荡。

(4) 具有拓扑发现、环选择等功能。

(5) RPR MAC层具有按服务等级调度业务的能力。

与基于二层交换的Ethernet Ring方式相比, 内嵌RPR环网方式具有动态共享环网带宽、接入带宽的公平性、服务等级分类的细分程度高、保护倒换速度快、拓扑自动发现、环选择等优势。但内嵌RPR的MSTP技术存在一定的实际使用问题。例如内嵌RPR一般只适用于单环系统, 对于跨环领域存在局限性;算法和协议复杂增加了系统配置和维护的复杂程度;RPR成本较高且实际商用案例较少等。

3 基于MSTP平台的以太网技术在铁路客运专线中的应用

3.1 光纤直放站网管系统

光纤直放站网管系统的业务流向主要是由多个近端机节点向网管侧的点到多点汇聚模型, 近端机分布在区间节点或车站节点。因此可以用简单的EPL点到多点专线汇聚的方式即可。同时由于网管信息所需带宽很小, 多节点并发的可能性又很小, 也可以采用逐点汇聚全网共享一个2Mb/s通道的方式, 其保护可以利用SDH的保护进行。

3.2 客票系统

客票系统大多主要是由车站节点组成, 也是点到多点的业务流向, 其业务节点数量不多, 带宽要求也不高, 但可靠性保障要求很高, 可采用以下两方案。

方案一:由数据通信网承载。采用MPLS VPN方式, 简单易行, 不用考虑组网方式、带宽、节点数量、业务质量等因素, 但需要进行MPLS VPN, Qo S等配置和安全隔离, 在数据网初期承载业务流量不大的情况下, 业务质量很有保障, 但当以后业务流量增大时, 需采用流量工程等复杂配置保障业务质量。

方案二:由MSTP传输系统承载。由于客票系统数据的实时性要求相对不高, 节点数量不多, 带宽要求不高, 因此可以采用Ethernet Ring二层以太网环共享1—2个2 Mb/s通道的方式。但这种方式需注意二层以太网环里必须起用RSTP协议以避免广播风暴;同时由于中心节点的主备用接口均在这个环里 (防止物理故障) , 为避免与中心节点的业务侧网络成环构成广播风暴, 一般建议中心节点的主备用接口分别接在主备用以太网交换机上, 提高业务系统自身的可靠性, 或者接在同一个以太网交换机上, 但须通过支持Smart Link等技术确保以太网交换机上的主备用接口不能同时工作。

3.3 SCADA, 动力环境监控系统、智能门禁系统、防灾系统

由于动力环境监控系统的节点数量非常多, 基本覆盖了所有节点 (车站和区间节点) , 其带宽要求和实时性要求均不高, 业务流向为简单的监控中心向各监控站的点对多点型。如果采用Ethernet Ring二层以太网环, 受到业务质量和保护倒换时间对以太环网节点数量的限制, 一般需组约6—10个环网 (按每环8—12个节点) , 传输系统的整个网络需占用12—20个2 Mb/s的带宽。因此一般建议采用两级点到多点汇聚的方式, 即车站两边的区间节点向车站点到多点透传汇聚, 然后各车站节点再向监控中心透传汇聚的方式, 这样既充分保证了业务质量, 同时区间节点的带宽可分环复用, 避免大量的环间穿通业务占用带宽。如果为节约车站间的带宽, 也可采用车站两边的区间节点向车站点到多点透传汇聚, 然后车站节点与监控中心采用Ethernet Ring二层以太网环的方式。

由于SCADA、动力环境监控系统涉及的节点和监控中心基本相同, 对于智能门禁系统和防灾系统如果为节约传输系统通道带宽和以太网接口数量, 一般建议每个节点处配置一个二层以太网交换机将多个业务端口收敛以后再向传输系统传输。

3.4 综合视频监控系统

综合视频监控系统涉及的节点与动力环境监控系统相同, 覆盖所有的节点, 节点数量很多, 不同之处是传递视频图像信息, 对带宽要求和实时性要求都很高。

结合客运专线数据通信网设置情况, 综合视频监控系统区间至车站的通信通道由MSTP系统提供, 车站到监控中心由数据通信网提供。大多数情况下每个区间节点为2—8路摄像头, 按照目前通用的H.264视频编码格式每路需2 Mb/s带宽, 如考虑全部并发的情况, 每节点需4~16 Mb/s带宽。如果采用Ethernet Ring二层以太网环方式, 按照环网支持单节点视频全部并发的极限考虑16 Mb/s带宽, 这样可节约系统带宽。但由于视频图像对于传输时延、抖动的高要求性, 以及端到端的视频编解码、软件处理、网管控制等系统自身时延比较大, 对传输系统的延时、抖动等要求也非常高。可用以下数据进行参考:光纤时延5 us/km, 每个传输设备时延200 us, 以太网单板封装和解封装时延1 ms, 点到点时延估算=经过站点数量×200 us+1 ms×2+两点间距离×5 us/km。由于Ethernet Ring实际业务单向传输, 距离车站节点越远的节点其实质是通过多个传输以太网端口的多次存储转发时延才能传输到车站节点, 其结果是各节点的视频传输时延各不相同, 当多节点视频业务并发时得到的带宽和图像质量没有保障。尤其是启用RSTP后, 当环网故障发生保护倒换时的时延更达到数秒级。

因此, 建议采用点到多点的透传汇聚方式及车站两边的区间节点向车站点到多点透传汇聚, 再结合SDH环网复用段组网方式可复用带宽的特点, 既保证视频的图像质量和延迟, 又通过车站节点跨相临环和复用段保护环可复用带宽的方式大大降低对网络带宽的占用。

4 结束语

以太网平台 篇2

·远程以太网服务管理、监控以及维护

·安全的纯服务感知(service-aware)以人网端对端服务质量(QoS)

·在以太网系列服务中实现运营商级可靠性

为了进一步增强客户体验，并使基于设备的电信服务供应商实现更多的收入，各商家正在采用各种新技术以提高速度与质量，例如非对称数字用户线路(ADSL2+)、绑定、VDSL2(超高速数字用户线路)、无源光学网络(PON)以及WT101／NGN(新一代网络)等。

然而，只有企业用户采用21世纪宽带网络后，接入网络服务才能实现真正的整合。目前设计人员正在开发一系列全新的服务交付技术，其将针对企业以人网宽带服务提供各种优异特性，如运营商级管理、监控、质量以及高可靠性等。

这些技术包含具备精细粒度流量管理能力、安全性以及远程管理能力的以太网处理器及开关半导体芯片(switchsemiconductorchip)。这些以太网处理器与开关器件位于可提供以太网服务的有线与无线宽带设备中，能够确保实现极高的QoS能力、远程管理以及高可靠性，这也是实现21世纪融合服务网络全面可操作性与高效性的关键。同样关键的还行其它的半导体芯片，其能够实现最大线路速率的于兆以太网、确保极高的分组吞吐量，以及前所未有的服务集成度和通道密度。

最终，这些芯片与软件都会用于连接约9000万家中小型企业(SMB)的设备上。在这些设备上开通的新增企业客户数每年超过1500万家，这些中小型企业每年花在通信语音和数据有线线路服务上的费用超过6亿美元。

一般情况下，在一家企业建立之初，基于设备的服务供应商会第一个收到接通电话线并提供通信服务的请求。因此，这些服务供应商针对每年新成立的数以千万计的企业享有第一销售机会以及理想的业务渠道。

但正当前，大量企业服务仍然由传统的协议与系统提供。因此，服务供应商必须支付高额的运营成本，导致利润缩减，而且还不能提供捆绑服务，甚至无法提供部分最新的服务产品。

长期立足于行业的设备服务供应商要实现收入增加，关键在于其服务产品与技术是否能够提供一条行效途径来借助宽带规模和成本结构实现具有高度竞争力的个人消费服务，并将这些个人消费服务与可实现更高利润的企业服务进行整合。

21世纪新一代网络(NGN)宽带的开发和部署使“三重业务整合”成为可能。但由于其庞大的规模，这种部署将包含并面向政府、企业乃至个人用户的其他接入服务，如以太网、“伪线”专用线路以及基于安全性的宽带用线路等。

传统的语音专用线路服务拥有近1亿条T1／E1线路以及13％的专用线路连接增长率，因此很可能成为第一批与具有宽带服务能力的以太网融合的服务项目之一。确保高质量、高可靠性、优秀的服务管理能力以及同步与监控等卓越特征，对于这一融合至关重要。

托管式企业以太网／因特网协议(IP)服务是一个非常关键的创收机会，但它们并非一开始就非常完善。显然，就连商务语音这样的传统服务也通过宽带升级到了VoIP以及成本率低、价格更低的非基于设备的服务。

融合型宽带网络的交付为传统宽带与固定线路服务供应商提供了反败为胜、扩大这一高利润企业客户群以及提高其语音服务质量的基础。据估计，目前服务供应商利润的80％来自对企业客户的语音服务。

基于宽带的新型企业服务才刚刚开始盛行，它将取代和超越传统的Centrex服务，而且在新一代服务交付平台上的投入将超过1600亿美元。

这些全新的融合型服务交付系统具有更为丰富的特性与服务项目，如无线和固定线路整合、语音邮件、存储、备份以及安全性等。与传统的服务交付技术及平台相比，该系统预计将节省50％到70％的运营成本。

随着运营商级宽带语音与因特网语音已成为应用广泛的产品，那种“尽力而为”的商务语音模式已缩为小众市场。这种凑合能用的语音服务本身仍在以每年30％或更高的速度缩减。根据IP语音的行业经验，我们有理由设想，对更高利润的竞争、IPCentrex等捆绑收入的企业服务以及托管式以太网将要求服务的可靠性与远程管理能力远远超越凑合能用的水平。

21世纪／新一代网络宽带框架在理论上可以实现企业用户所期望的功能、质量和应用体验。然而，考虑到协议的繁杂与缺乏终端以太网服务管理以及QoS等问题，服务供应商不愿意进行升级，也无法在接入市场为企业用户进行以太网宽带的真正融合。例如，在商务语音方面，为了取得更大的市场份额，服务供应商必须能够提供可靠的基本服务，同时还要提供其他较低质量的第二线路及其他增值服务，如备份和语音邮件等。然而，到目前为止，我们还不能通过以太网宽带实现多种服务融合、实现规模经济并使运营成本更低。一项重要的技术工作是在宽带托管式以太网企业服务的网络交付中实现高质量、高可靠性以及远程管理。这些工作能够使融合型宽带接入网络获得可观的收入和利润。针对动态的服务市场中的每个以太网／因特网协议应用流，这些技术可通过解决方案提供远程管理、高服务质量、可靠性和分类服务。

整合工具可为宽带运营商级以太网／IP企业服务提供远程管理、高质量和可靠性，其综合并发展了多种行业成果，如EFM、EthOAM、G．Pactiming、Y．17以及IMS。这些工具不仅可提供远程管理、监控、终端应用服务感知，而且还拥有可升级能力。事实上，这意味着必须部署整合工具和软件，以提供用于观察、管理和监控客户端的每个终端以太网／IP业务系统以及以太网内的各项基本服务。如果没有高质量、高可靠性以及高度的可扩展性，以太网托管式企业服务将失去吸引力，不能从低成本、非基于设备的服务供应商那里将企业用户吸引过来。

以太网平台 篇3

1 WTV080芯片介绍

1.1 芯片特点

WTV080芯片是可编程的一次性烧录（OTP）语音芯片，根据芯片型号，语音长度可分别达到10 s,20 s,40 s,80 s,170 s,340 s。由于该芯片内置16 b DAC数字/仿真转换器、PSG语音合成器和音质优化算法器，具有PWM和DAC两种音频输出方式，所以能够表现出较高质量的音频。可任意插入静音，相同的语音可重复调用，且不占用语音空间。

芯片具有多种工作模式，包括按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式和串口控制模式等。播放语音时，BUSY脚可根据需要，设定输出高电平或低电平。它内置0.5 W喇叭直推线路，不需要外加器件，音质与音量比传统“Cout+三枀管”更佳，且更省电节能。工作电压范围为2.5～3.6 V。当处于省电模式时，耗电量仅为2μA，芯片上电后1 s或者语音停止播放后1 s自动休眠。具有强大的可编程能力，可以根据需要定制各种复杂的功能[3]。

1.2 芯片封装与引脚定义

WTV080 SOP16封装示意图如图1所示，各引脚功能如表1所示。

2 WTV080三线串口控制时序和控制命令

2.1 三线串口控制时序

三线串口控制模式[4]是由片选CS、时钟CLK和数据DATA进行控制操作的，并且时序仿照标准SPI通信方式。具体的时序图如图2所示。

从图2中可以看出：在发送数据前，复位信号RESET先置低5 ms，对WTV080芯片进行初始化，然后在8 ms后片选信号CS,CLK再置低5 ms以唤醒WTV语音芯片。WTV080在时钟（时钟周期介于200μs～2 ms之间，推荐使用300μs）的上升沿接收数据，先接收低位数据，然后是高位数据。数据成功接收后，语音播放忙信号BUSY做出响应。同样，向外发送数据时先发送低位数据，再发送高位数据。在发送数据时，无需先发送命令码再发送指令。

2.2 控制命令

图2中数据线上的D0～D7表示一个地址或者命令数据。E0H～FEH的功能如表2所示。

3 WTV080播报语音控制

WTV080在正确的控制下，才能正常播报语音，本设计采用的控制芯片为STM32F103VE。

3.1 STM32F103VE简介

STM32F103VE增强型使用高性能的ARM®CortexTM-M3 32位的RISC内核[5]，工作频率为72 MHz；内置高速存储器(高达512 KB的闪存和64 KB的SRAM)；丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、1个USB接口和1个CAN接口。

该STM32F103VE的工作温度范围为-40～105℃；供电电压为2.0～3.6 V；具有省电模式，可以保证低功耗应用的要求[6]。

3.2 STM32F103VE和WTV080的接口

因WTV080采用三线串口模式，所以将STM32F103VE的PE10,PE11,PE13,PE9作为普通I/O口线，PE12作为输入I/O口线。按照WTV080操作时序，通过CS,CLK,DATA对WTV080进行控制语音播报。接收到相应的指令，调用相应的语音进行播放。其语音芯片电路如图3所示。

4 语音系统的设计流程

语音系统的设计流程主要包括4个步骤：硬件设计、制作语音文件、烧写语音文件和软件处理。

4.1 硬件设计

WTV080语音芯片采用三线串口模式，通过STM32F103VE的三个通用I/O口分别连接到WTV080芯片的CS,CLK,DATA，再找两个通用I/O口分别连接RESET(复位)管脚与BUSY忙信号管脚，设置连接WTV080芯片的CS,CLK,DATA,RESET(复位)管脚状态为输出，连接WTV080芯片的BUSY忙信号管脚状态为输入。

4.2 语音文件的建立

在Interphonic.5.0语音合成系统[7]制作语音文件中，使用软件WTV VoiceChip 3.58e创建项目[8]。导入语音文件，通过单击菜单栏“WavOperation”项下面的Load Wav…，弹出对话框选择加载的录音文件(WAV格式)。

4.3 烧写语音

连接好烧写语音芯片的设备，单击菜单栏“Tools”项Com Download下载框，选择相应的bin文件，选择使用的串口，单击Download即可下载语音文件到设备，通过操作设备再把语音烧写到语音芯片。

4.4 软件处理

通过控制三线串口模式的时序，将相应的语音地址发送到WTV080的语音芯片，芯片就会调用相对应的语音文件进行播放，播放完一段语音，BUSY忙信号就会输出低电平，当STM32F103VE检测到BUSY输出的低电平后，认为一段语音播放完毕，就可以调用下一段语音进行播放了。

5 语音控制程序

5.1 STM32F103VE驱动程序简介

STM32F103VE驱动程序接收以太网协议数据并分析，调用相应的语音进行语音播放。WTV080语音芯片程序流程如图4所示。

5.2 三线串口控制程序

数据发送程序如下：

6 结论

从初期控制板的设计和后期模型的制作，到对整个模型系统的测试，结果表明，使用STM32F103VE控制WTV080语言芯片成功地实现了语音播报的功能，并且性能稳定，音质良好。

摘要：WTV080芯片是可编程一次性烧录(OTP)语音芯片,内置16 b DAC数字/仿真转换器、PSG语音合成器和音质优化算法器,高保真,耗电小。这里主要介绍语音芯片WTV080的语音功能,阐述了STM32F103VE控制WTV080在以太网维文信息家电控制平台中的具体实现方案。最终实现了性能稳定的语音播放功能。

关键词：语音芯片,以太网,家电控制平台,维文信息

参考文献

[1]玉海超,王红蕾.基于ARM的智能网络家居系统的设计与实现[J].信息技术,2012(4):162-165.

[2]司德花.英汉智能语音芯片应用于旅游业的研究[J].经济研究导刊,2014(18):250-251.

[3]佚名.可在多种场合应用的WTV系列语音芯片[J].电子制作,2008(6):16-17.

[4]韩德红,张显才,李向东.基于FPGA的串口控制器设计与实现[J].空军雷达学院学报,2008(2):113-116.

[5]张庆辉,马延立.STM32F103VET6和ENC28J60的嵌入式以太网接口设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2012(9):23-25.

[6]于春雪.STM32F103的高速以太网接口设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2011(9):43-45.

[7]佚名.科大讯飞新一代语音合成系统Interphonic 5.0强势登陆语音市场[J].通讯世界,2006(7):84-85.