Овој напис обезбедува вградено решение за дигитален систем за гласовно емитување на Етернет, што лесно може да ја реализира регионалната радиодифузна функција на системот за радиодифузија. Системот се заснова на архитектурата на раката и го усвојува методот на арбитража на терминалот за репродукција на системот за да се контролира реализацијата на регионалното емитување, а содржината на емитувањето може да се репродуцира и зачувува истовремено.
Етернет дигиталниот систем за гласовно емитување главно се однесува на радиодифузниот систем кој користи Етернет како медиум за пренос за да обезбеди аудио услуги. Етернет може да се користи за решавање на проблемот со пренос на гласовни сигнали на долги растојанија. Овозможува дизајнерите да создадат мрежна структура од големи размери за да реализираат пренос на илјадници дигитални гласовни сигнали на Етернет, целосно искористување на постојните мрежни ресурси, избегнување на проблеми со повеќекратно поставување линии и реализација на интеграција на радиодифузни и компјутерски мрежи . Ги решава проблемите со слаб квалитет на звук, подложност на пречки, комплексно одржување и управување и слаба интеракција во традиционалните радиодифузни системи. Во исто време, можно е да се изберат сите, дел или специфични области за насочно групно емитување, што го пробива ограничувањето дека традиционалните радиодифузни системи можат да вршат само јавно емитување за сите области. Постоечките системи за дигитално емитување на етернет гласовно користат контролни сигнали за контрола на радиодифузниот терминал за да се приклучат или да ја напуштат групата со повеќе емитувања во реализацијата на функцијата за регионално емитување. Потребно е да се испрати контролен сигнал за да се направи терминалот да се приклучи на групата со повеќе емитувања пред да може да се реализира емитувањето. , Или воспоставете комплексна табела за мапирање од страната на серверот за одржување на состојбата на терминалот за репродукција за да се постигне регионално емитување, што е покомплицирано да се спроведе.
1 Структурен дизајн
Овој систем ја прифаќа структурата C / S, составен е од два дела на крајниот сервер на емитуваниот систем и терминалот за емитување на системот за емитување, како што е прикажано на слика 1.
Серверот на системот за емитување е имплементиран на компјутер и тоа е програма за собирање, складирање и мрежен пренос на говорен сигнал реализирана од VC ++. Овој дел го собира и складира гласовниот сигнал преку микрофон, а потоа ги пренесува гласовните податоци на Етернет преку UDP за да ја реализира мрежната функција за пренос на говорни податоци.
Терминалот за репродукција на системот за емитување е вграден терминал базиран на LM3S8962, кој може да ги прима IP-пакетите за говорни податоци испратени до него од етернет, а чипот за декодирање на аудио MS6336 ја комплетира дигиталната / аналогната конверзија и репродукцијата на говорните податоци
2 Дизајн на хардвер на терминалот за емитување на системот
Главниот контролен чип на терминалот за емитување на системот за емитување го прифаќа микроконтролерот LM3S8962 обезбеден од LuminaryMicro. Оваа серија чипови е првиот контролер базиран на ARM CortexTM-M3 со внатрешен интегриран етернет контролер. Тој е првиот чип на индустријата АРМ кој поддржува индустриски етернет (IEEE) и може лесно да ги имплементира мрежните функции.
Аудио-декодерскиот чип го користи чипот MS6336 произведен од MOSA. Чипот е 16-битен стерео аудио дигитален во аналоген конвертер, а поддржаните формати на дигитален влез се Right Justifl-ed, Left Justified, I2S. Контролниот интерфејс MS6336 прифаќа I2C магистрала, интерфејсот е лесен за поставување. Делот DAC има точна и стабилна струја, комбиниран со одличен метод на симетрично декодирање, може да репродуцира аудио сигнали со висок квалитет.
Главниот контролен чип LM3S8962 е поврзан со RJ45 интерфејсот преку магнетни компоненти и се користи за примање говорни податоци од етернет. LM3S8962 обезбедува контролни сигнали и сигнали за говорни податоци за чипот за аудио декодер MS6336. LM3S8962 поддржува I2C функција. PB2 и PB3 портите обезбедуваат I2C часовник и податоци сигнали, соодветно. Овие два пина можат директно да се поврзат со игличките за функции I2C на MS6336, и потребен е отпорник за повлекување. LM3S8962 не го поддржува форматот за внесување податоци што го бара MS6336. Форматот на внесување податоци на MS6336 во системот прифаќа I2S. Затоа, за да се обезбедат говорни податоци на MS6336, потребно е да се користи софтвер GPIO порта на LM3S8962 за да се симулира форматот за внесување податоци I2S што го бара MS6336. Во дизајнот, пристаништата PA5, PA6 и PA7 се користат за симулирање на оваа функција. Трите пина соодветствуваат на сигналот за избор на I2S канал, сигнал на часовник и податоци сигнал, соодветно. Поврзете ги овие три пина со игличката функција I2S на MS6336.
Хардверската структура на терминалот за репродукција на дигиталниот систем за емитување на глас Етернет е прикажана на слика 2.
3 Дизајн на софтвер за систем за емитување
Софтверот за радиодифузен систем е поделен на два дела: софтвер за сервер за радиодифузен систем и софтвер за радиодифузен терминал.
Овој дизајн ја реализира репродукцијата на говорни податоци во реално време, така што се бара да се гарантира изведба во реално време на пренос на говорни податоци, но барањата за интегритет на податоците не се премногу строги, а мала количина загуба на пакет нема да влијае на целосен ефект на репродукција, така што говорните податоци на системот Преносот усвојува режим на пренос UDP. Во исто време, системот работи во локалната мрежа и има малку привремени корисници. Затоа, статичката распределба на IP-адресата е усвоена за да се поедностави реализацијата на софтверот за терминал за репродукција.
3.1 Собирање, складирање и пренесување на говорни податоци на страната на серверот на системот за радиодифузија
Колекцијата на говорни податоци се спроведува со користење на функции на ниско ниво на WAVE аудио API. За да не се предизвика губење на говорни податоци, дизајнот користи двојно баферирање за складирање на говорни податоци. Процесот на имплементација е прикажан на слика 3.
Кога е полн еден тампон за снимање, системот веднаш испраќа друг тампон за снимање до уредот за снимање за да продолжи со снимање, а апликативната програма треба да ги прочита податоците во целосниот тампон за снимање и да ги обработи. Потоа повикајте ја функцијата waveInAddBuffer за повторно да го доделите тампонот на уредот за снимање за рециклирање.
Со цел да се спречи загубата на говорни податоци во процесот на снимање, не е доволно едноставно да се користи двојно баферирање. Исто така, треба да се напомене дека кога едниот тампон е полн, апликацијата ќе ги обработува податоците во тампон, а втората Тампонот се користи за снимање, а времето за обработка на податоците мора да биде помало од времето потребно за вториот буфер да биде целосно снимен, инаку првиот тампон не е доделен на уредот за снимање откако ќе се наполни вториот тампон, што ќе предизвика губење на говорни податоци. Кога брзината на примерокот на гласовниот сигнал е голема, соодветно зголемување на големината на тампонот може ефикасно да го реши овој проблем.
За да ја зачувате емитуваната содржина за подоцнежна употреба, потребно е да ја зачувате емитуваната содржина во WAV-датотека. WAV-датотеките имаат фиксен формат на заглавие. Пред да зачувате говорни податоци, треба да го поставите заглавието на WAV-датотеката, инаку зачуваната WAV-датотека не може да се репродуцира. Секојпат кога тампонот за снимање е полн, најпрво пронајдете го крајот на WAV-датотеката, а потоа запишете ги собраните податоци на крајот од датотеката за возврат. Кога ќе заврши целиот процес на емитување, сите говорни податоци се зачувуваат во WAV-датотеката, реализирајќи складирање на говорни податоци.
Кога тампонот за снимање е полн, потребно е да ги испратите собраните говорни податоци преку мрежата. Во дизајнот, прво користете ја класата Csocket за да создадете приклучок, а потоа треба само да ги инкапсулирате собраните податоци во IP пакет и да ги испратите. Стапката на земање примероци на гласовниот сигнал во овој дизајн е 44.1 kHz, 16-битен двоканален канал. Со цел да се избегне губење на говорни податоци, големината на тампонот за снимање е поставена на 1024B.
3.2 Реализација на регионално емитување
Важна апликација на системот за дигитално гласовно емитување на Етернет не е само да се реализира радиодифузијата на целата област, туку и да се реализира функцијата за локално емитување, односно да се емитува до назначениот терминал. Затоа, пакетот UDP мултикаст се користи за пренос на податоци во мрежниот пренос на пакети со говорни IP податоци. Користејќи повеќекасти пакети за пренос на податоци, сите терминали вклучени во групата во локалната мрежа можат да ги примаат податоците, реализирајќи го целиот пренос на областа. Со цел да се реализира функцијата за локално емитување, се додава структура пред говорните податоци во дизајнот, како што е прикажано подолу, и се користи конфигурациска датотека за зачувување на IP-адресата на секој терминал на системот.
02 Дизајн на хардвер на терминалот за емитување на системот за радиодифузија
Главниот контролен чип на терминалот за емитување на системот за емитување го прифаќа микроконтролерот LM3S8962 обезбеден од LuminaryMicro. Оваа серија чипови е првиот контролер базиран на ARM CortexTM-M3 со внатрешен интегриран етернет контролер. Тој е првиот чип на индустријата АРМ кој поддржува индустриски етернет (IEEE) и може лесно да ги имплементира мрежните функции.
Аудио-декодерскиот чип го користи чипот MS6336 произведен од MOSA. Чипот е 16-битен стерео аудио дигитален во аналоген конвертер, а поддржаните формати на дигитален влез се Right Justifl-ed, Left Justified, I2S. Контролниот интерфејс MS6336 прифаќа I2C магистрала, интерфејсот е лесен за поставување. Делот DAC има точна и стабилна струја, комбиниран со одличен метод на симетрично декодирање, може да репродуцира аудио сигнали со висок квалитет.
Главниот контролен чип LM3S8962 е поврзан со RJ45 интерфејсот преку магнетни компоненти и се користи за примање говорни податоци од етернет. LM3S8962 обезбедува контролни сигнали и сигнали за говорни податоци за чипот за аудио декодер MS6336. LM3S8962 поддржува I2C функција. PB2 и PB3 портите обезбедуваат I2C часовник и податоци сигнали, соодветно. Овие два пина можат директно да се поврзат со игличките за функции I2C на MS6336, и потребен е отпорник за повлекување. LM3S8962 не го поддржува форматот за внесување податоци што го бара MS6336. Форматот на внесување податоци на MS6336 во системот прифаќа I2S. Затоа, за да се обезбедат говорни податоци на MS6336, потребно е да се користи софтвер GPIO порта на LM3S8962 за да се симулира форматот за внесување податоци I2S што го бара MS6336. Во дизајнот, пристаништата PA5, PA6 и PA7 се користат за симулирање на оваа функција. Трите пина соодветствуваат на сигналот за избор на I2S канал, сигнал на часовник и податоци сигнал, соодветно. Поврзете ги овие три пина со игличката функција I2S на MS6336.
Хардверската структура на терминалот за репродукција на дигиталниот систем за емитување на глас Етернет е прикажана на слика 2.
3 Дизајн на софтвер за систем за емитување
Софтверот за радиодифузен систем е поделен на два дела: софтвер за сервер за радиодифузен систем и софтвер за радиодифузен терминал.
Овој дизајн ја реализира репродукцијата на говорни податоци во реално време, затоа се бара да се гарантира изведба во реално време на пренос на говорни податоци, но барањата за интегритет на податоците не се премногу строги, а мала количина загуба на пакет нема да влијае на целосен ефект на репродукција, така што говорните податоци на системот Преносот усвојува режим на пренос UDP. Во исто време, системот работи во локална мрежа со помалку привремени корисници. Затоа, се донесува статичка распределба на IP адреса за да се поедностави реализацијата на софтверот за терминал за репродукција.
3.1 Собирање, складирање и пренесување на говорни податоци на страната на серверот на системот за радиодифузија
Колекцијата на говорни податоци се спроведува со користење на функции на ниско ниво на WAVE аудио API. За да не се предизвика губење на говорни податоци, дизајнот користи двојно баферирање за складирање на говорни податоци. Процесот на имплементација е прикажан на слика 3.
Кога е полн еден тампон за снимање, системот веднаш испраќа друг тампон за снимање до уредот за снимање за да продолжи со снимање, а апликативната програма треба да ги прочита податоците во целосниот тампон за снимање и да ги обработи. Потоа повикајте ја функцијата waveInAddBuffer за повторно да го доделите тампонот на уредот за снимање за рециклирање.
Со цел да се спречи загубата на говорни податоци во процесот на снимање, не е доволно едноставно да се користи двојно баферирање. Исто така, треба да се напомене дека кога едниот тампон е полн, апликацијата ќе ги обработува податоците во тампон, а втората Тампонот се користи за снимање, а времето за обработка на податоците мора да биде помало од времето потребно за вториот буфер да биде целосно снимен, инаку првиот тампон не е доделен на уредот за снимање откако ќе се наполни вториот тампон, што ќе предизвика губење на говорни податоци. Кога брзината на примерокот на гласовниот сигнал е голема, соодветно зголемување на големината на тампонот може ефикасно да го реши овој проблем.
За да ја зачувате емитуваната содржина за подоцнежна употреба, потребно е да ја зачувате емитуваната содржина во WAV-датотека. WAV-датотеките имаат фиксен формат на заглавие. Пред да зачувате говорни податоци, треба да го поставите заглавието на WAV-датотеката, инаку зачуваната WAV-датотека не може да се репродуцира. Секојпат кога тампонот за снимање е полн, најпрво пронајдете го крајот на WAV-датотеката, а потоа запишете ги собраните податоци на крајот од датотеката за возврат. Кога ќе заврши целиот процес на емитување, сите говорни податоци се зачувуваат во WAV-датотеката, реализирајќи складирање на говорни податоци.
Кога тампонот за снимање е полн, потребно е да ги испратите собраните говорни податоци преку мрежата. Во дизајнот, прво користете ја класата Csocket за да создадете приклучок, а потоа треба само да ги инкапсулирате собраните податоци во IP пакет и да ги испратите. Стапката на земање примероци на гласовниот сигнал во овој дизајн е 44.1 kHz, 16-битен двоканален канал. Со цел да се избегне губење на говорни податоци, големината на тампонот за снимање е поставена на 1024B.
3.2 Реализација на регионално емитување
Важна апликација на системот за дигитално гласовно емитување на Етернет не е само да се реализира радиодифузијата на целата област, туку и да се реализира функцијата за локално емитување, односно да се емитува до назначениот терминал. Затоа, пакетот UDP мултикаст се користи за пренос на податоци во мрежниот пренос на пакети со говорни IP податоци. Користејќи повеќекасти пакети за пренос на податоци, сите терминали вклучени во групата во локалната мрежа можат да ги примаат податоците, реализирајќи го целиот пренос на областа. Со цел да се реализира функцијата за локално емитување, се додава структура пред говорните податоци во дизајнот, како што е прикажано подолу, и се користи конфигурациска датотека за зачувување на IP-адресата на секој терминал на системот.
структура СТРИНГ
{Низа IPNO1;
Стринг IPNO2;
...
Стринг IPNO9;
Стринг IPNO10};
Кога е потребно да се изврши регионално емитување на одредени терминали, изберете ги соодветните броеви на овие терминали на таблата од страната на серверот на системот за емитување (како што е прикажано на слика 4). Во тоа време, IP-адресата на избраниот терминал се чита од конфигурациската датотека и се доделува на соодветната променлива во структурата. Кога терминалот прима IP мултикаст пакет, прво суди дали структурата ја има истата променлива како и сопствената IP адреса, доколку ги има, тогаш податоците се примаат и се репродуцираат, ако не, податоците се отфрлаат, со што се реализира областа Broadcast функција. Во споредба со методот на користење на контролен сигнал за контрола на терминалот за репродукција за приклучување или напуштање на групата со повеќе емитувања или динамично одржување на сложена табела за мапирање за спроведување на функцијата за регионално емитување. Овој метод не треба интерактивно да го контролира терминалот за репродукција пред секое емитување, ниту пак треба динамично да ја следи состојбата на терминалот. Треба само да ја напише соодветната IP адреса на терминалот во конфигурациската датотека кога терминалот ќе се приклучи на системот за прв пат. Функцијата е едноставна за спроведување.
3.3 Реализација на софтвер за емитување на терминален систем за емитување
Терминалот за емитување на системот за емитување е поделен на два дела за реализација, делот за примање аудио податоци се користи за примање на говорни податоци и зачувување и пренасочување, а аудио декодерот реализира Д / А конверзија и репродукција на гласовниот сигнал. Делот за примање на аудио податоци усвојува Socket програмирање за примање говорни податоци од етернет. По добивањето на пакетот говорни податоци, тој прво мора да процени дали пакетот со податоци е за себе. Терминалот ја споредува членската променлива на структурата структура STRING во IP пакетот со сопствената IP адреса, и ако која било варијабилна член е еднаква на сопствената IP адреса, таа ги зачувува податоците во пакетот, инаку ги отфрла.
Говорните податоци се добиваат и се чуваат во кружна редица. Поради нарушување на преносот на податоци UDP, пакетите со говорни податоци треба да се сортираат откако ќе се примат гласовните податоци на крајот на приемот на говорните податоци за да се обезбеди секвенцијална обработка на говорните податоци и правилно враќање на гласовниот сигнал. Во исто време, со цел да се избегне мрежно вознемирување, податоците се обработуваат секој пат кога има најмалку 5 пакети во кружниот ред.
Форматот на внесување податоци на MS6336 во дизајнот прифаќа I2S формат. Бидејќи LM3S8962 не го поддржува овој формат на податоци, се усвојува симулација на софтвер за да се реализира функцијата I2S преку портата GPIO. За целосно враќање на гласовниот сигнал, потребно е да се осигура дека времето на сигналот I2S е строго и точно, а конверзијата помеѓу високи и ниски нивоа се спроведува со програма за одложување. Дијаграмот за тајминг I2S е прикажан на слика 5.
Фреквенцијата на терминалниот часовник за емитување на системот за емитување е 40 MHz, а времето за испраќање на секој бит на податоци е 600 ns пресметано од стапката на земање примероци. LM3S8962 обезбедува говорни податоци на MS6336 и реализира сериски пренос преку GPIO порта според точката на земање мостри. Секоја точка за земање примероци содржи четири бајти, а процесот на испраќање податоци од точка за земање мостри е прикажан на слика 6.
4 Анализа на резултатите
Големината на пакетот говорни податоци пренесени од системот преку Етернет е 1024B. Со цел да се избегне мрежно треперење, терминалот започнува да се емитува кога прима 5 пакети со податоци. Времето на одложување на емитувањето е околу 30 ms, што одговара на функционалните индикатори. Страната на серверот може да ја контролира работата на 10 радиодифузни терминали истовремено. Со избирање на соодветниот терминален број од страната на серверот, успешно може да се реализираат радиодифузната програма за целата област и локалните радиодифузни функции.
5 Заклучок
Поаѓајќи од реалните потреби, дизајнираме и спроведуваме дигитален систем за емитување на глас Етернет. Експерименталните резултати покажуваат дека терминалот за репродукција на системот одлучува дали да се изврши гласовно емитување за да се реализира регионалното емитување е едноставен и ефективен начин за реализирање на глобално емитување и регионално емитување на гласовни сигнали. Терминалот на системскиот плеер усвојува симулација на софтвер GPIO порта за да ја реализира функцијата I2S, што може точно да го реализира времето на I2S, да го заврши преносот на податоци на гласовниот сигнал и да го реализира емитувањето на гласовниот сигнал во реално време. Дизајнерската структура е разумна и лесно може да реализира проширување на функциите, како што се емитување на време, репродукција на музика, управување со далечинско управување, следење во реално време, итн. Овој дизајн има важно практично значење и обезбедува основа за решавање на голем и комплексен етернет пренос системи.
Нашите други производи:
