旋转拨号电话转SIP：脉冲检测、铃响与USB音频桥接

旋转拨号电话（rotary handset）曾是模拟电话网（POTS）的标志，其机械拨号盘通过脉冲信号（loop disconnect）发送数字：拨号 “1” 产生 1 个脉冲断开环路，每脉冲间隙约 70ms，总时长视数字而定（“0” 10 脉冲）。现代 VoIP 依赖 SIP 协议与 DTMF（双音多频）信令，将其桥接需硬件脉冲检测、软件转换及音频集成。本文聚焦单一技术点：用 RP2040 微控制器实现脉冲→SIP 桥接，集成 USB 音频用于会议通话，提供可落地参数、阈值与监控清单。

脉冲检测电路与参数调优

核心是检测拨号盘复位时开关的开 / 断循环。Stavros.io 项目中，用 RP2040 GPIO 监测钩子开关（hook switch）与拨号脉冲引脚。硬件：光耦隔离器（opto-isolator，如 PC817）连接电话线环路至 GPIO，避免模拟电压干扰 MCU。电路简单：电话 Tip/Ring → 光耦输入 → GPIO 拉高 / 低。

软件阈值：

脉冲宽度阈值：40-100ms（标准 pulse break 40ms，inter-digit 600ms）。代码用边沿检测（edge detection）：HIGH→LOW 计数脉冲，延时 500ms 确认数字结束。示例伪码（Pico SDK）：

volatile int pulses = 0;
bool last_state = true;
void pulse_isr() {
  bool state = gpio_get(PULSE_PIN);
  if (state && !last_state) pulses++;
  last_state = state;
  if (debounce_timer > 500ms) { sip_digit = pulses; pulses=0; }
}

防抖阈值：10ms（机械抖动），用硬件 RC 滤波（1kΩ+100nF）或软件延时。
数字范围：1-10 脉冲（0=10），超时 3s 重置输入。

风险：脉冲漂移（老电话机械磨损），监控 GPIO 日志，阈值自适应（均值滤波，±20% 浮动）。

SIP 信令转换与 UA 集成

脉冲转 DTMF：用 PJSUA 库（轻量 SIP 栈）在 ESP32/RP2040 上运行 SIP UA。检测数字后，发送 SIP INVITE，DTMF via RFC2833（inband RTP）。

注册参数：SIP 服务器（如 Asterisk/FreeSWITCH），账号1001@192.168.1.100:5060，auth secret。超时重试 3 次，keep-alive 30s。
拨号流程：
1. 摘机（hook off）：GPIO 低→检测忙音 / 拨号音（FFT 分析 8kHz 采样，阈值 - 30dBm）。
2. 累积 10 位数字→SIP INVITE sip:目标@server。
3. 环路闭合（RTP 流）→桥接 USB 音频。
铃响检测：FXS 模拟，环压 75-90Vrms 16-25Hz。用 ADC 监测阈值 > 50V，生成本地铃声（440Hz+480Hz 复合波，PWM 输出）。

落地清单：

组件	参数	供应商 / 阈值
MCU	RP2040 Pico	48MHz, USB HID
音频	USB 音卡（CM108）	16kHz/16bit, 增益 + 6dB
SIP 栈	PJSIP 2.14	G.711u, jitter 20ms
电源	5V/1A USB	低功耗 < 500mA

USB 音频集成与会议桥接

VoIP 会议需麦克 / 扬声器。Stavros 方案：黑市 $2 USB 音卡（脱壳焊针）直连手柄，USB 集线器合 RP2040 HID（键盘模拟挂机 Ctrl+W）。会议软（如 Zoom/Teams）选 “Rotary Audio” 输入 / 输出。

参数：

采样率：8kHz（G.711 兼容），缓冲 50ms 防丢包。
回声消除：AEC 阈值 - 40dB，尾长 128ms（speex 库）。
音量：麦克 + 12dB，手柄扬声器 - 3dB（防反馈）。

挂机：钩子 GPIO→HID 发送 ESC / 挂断键序列（Zoom: Ctrl+Shift+E）。拨号盘额外：数字键输入 SIP URI。

监控要点：

日志：脉冲计数、SIP 状态（200 OK/486 Busy）。
告警：脉冲 > 12（故障）→蜂鸣 + LED。
回滚：EEPROM 存阈值，OTA 更新固件。

测试：本地 Asterisk（extensions.conf: exten=>100,1,Dial(PJSIP/rotary)），会议桥接 Jitsi（WebRTC→SIP）。总成本 < 50 元，体积手柄内。

实际部署：会议室桥接，摘机接 SIP 分机，拨脉冲呼转。优于市售 ATA（如 Grandstream HT701，需脉冲转 DTMF 适配器 $20 额外）：纯软件，USB 即插即用。

资料来源：

Stavros.io: 会议手柄改装，脉冲检测电路。
iRotary GSM 项目，Arduino 脉冲计数基础。