### Windows CE下实现VoIP的技术研究
#### 引言
随着互联网技术的飞速发展以及语音信号处理技术的不断进步，VoIP（Voice over Internet Protocol）作为一种新兴的语音通信技术，已经成为当前研究的重要方向之一。相比于传统的电话网络，VoIP具有占用网络资源少、成本低廉等显著优势。而随着嵌入式设备的日益普及，特别是这类设备所具有的便携性、高可靠性、低成本及低功耗等特点，使得基于嵌入式网络终端的VoIP技术市场前景广阔。
尽管如此，当前大多数VoIP系统软件（如Skype网络电话、UUCall网络电话、KC网络电话、Netmeeting等）都是基于桌面计算机设计的，在嵌入式网络终端上的应用面临诸多挑战。比如，许多适用于PC的类库函数在Windows CE嵌入式操作系统上并不支持，因此，深入研究基于嵌入式网络的VoIP技术具有重要的实践意义。
#### 1 嵌入式网络终端的硬件平台和操作系统
##### 1.1 硬件平台
本研究中使用的嵌入式网络终端VoIP硬件平台基于三星公司的S3C6410处理器，该处理器采用了ARM11内核（ARM1176JZFS）。S3C6410处理器具有低功耗、高性能的特点，被广泛应用于移动电话和通用处理等领域。此外，S3C6410还特别为2.5G和3G通信服务提供了优化的硬件性能，如内置的运动视频处理、音频处理、2D加速、显示处理和缩放等功能。值得一提的是，苹果公司的iPhone手机就采用了基于S3C6410的处理器。
OK6410开发板是基于S3C6410的典型示例，集成了以太网接口、视频等多种高端接口，并支持WiFi模块、GPRS模块和3G模块的扩展，为VoIP技术的应用提供了强大的硬件支持。
##### 1.2 操作系统
Windows CE是微软公司专门为嵌入式产品领域开发的操作系统。它是一种紧凑、高效、可伸缩的32位操作系统，特别适合于资源有限的硬件系统。Windows CE的模块化设计使其能够轻松适应不同类型的嵌入式产品，如消费类电子设备、工业控制器以及通信设备等。
Windows CE 6.0版本在VoIP技术方面进行了重点优化，不仅在应用程序层面进行了深度集成，还在操作系统核心层面提供了直接支持。这一改进使得硬件开发人员在Windows CE平台上进行网络语音的开发变得更加便捷。此外，Windows CE 6.0还直接支持了802.11i、802.11e和WAP2等网络堆叠协议，进一步提升了网络性能。
#### 2 嵌入式网络终端的软件设计
ITUT G.114标准规定，高质量语音可接受的时延为300ms。对于VoIP网络而言，单向时延门限为400ms。然而，在实际的端到端传输过程中，语音信号会经历编解码时延、采集与播放时延、分组打包时延、网络传输时延、缓冲排队时延以及处理时延等过程，这些因素都会影响最终的语音信号质量。
在Windows CE环境下，语音的采集和播放主要可以通过两种方式进行：一是使用低级音频函数WaveX系列API函数；二是采用DirectSound技术。WaveX系列API函数没有硬件加速功能，导致较高的CPU利用率和较大的延迟。相比之下，DirectSound是DirectX API的一部分，可以提供快速混音和硬件加速功能，并能够直接访问相关设备。因此，在本研究中选择使用DirectSound技术进行音频数据的采集和播放。
DirectSound进行声音采集的基本步骤如下：
1. **枚举录音设备**：调用`DirectSoundCaptureEnumerate`函数枚举可用的录音设备，初始化`WAVEFORMATEX`结构体以设置语音采集的PCM编码格式，包括采样频率、量化位数、声道等参数。
2. **创建设备和缓冲区对象**：通过调用`DirectSoundCaptureCreate8`和`CreateCaptureBuffer`函数来建立采集用的设备对象和缓冲区对象，并通过`SetNotificationPositions`函数设置缓冲区的通知位置，以便在读指针到达预设位置时触发通知事件。
3. **启动和控制采集过程**：通过调用`IDirectSoundCaptureBuffer8`的成员函数`Start`、`Lock`、`Unlock`、`Stop`和`GetCurrentPosition`来控制音频数据的采集过程。
Windows CE下的VoIP技术研究涵盖了从硬件平台的选择到操作系统层面的支持，再到软件设计的具体实现等多个方面。通过合理选择硬件平台并利用Windows CE 6.0提供的功能，可以有效提高VoIP系统的性能和用户体验。此外，采用DirectSound技术进行音频数据的采集和播放，可以在一定程度上降低时延，提高语音通信的质量。
