Hierdie artikel bied 'n ingeboude oplossing vir digitale digitale uitsaaistelsels van Ethernet, wat die streeksuitsendingsfunksie van die uitsaaistelsel maklik kan realiseer. Die stelsel is gebaseer op die armargitektuur en gebruik die metode van terminale arbitrasie van die stelselterugspeel om die realisering van streeksuitsendings te beheer, en die uitsaai-inhoud kan gelyktydig gespeel en gestoor word.
Die digitale digitale uitsaaistelsel van Ethernet verwys hoofsaaklik na die uitsaaistelsel wat Ethernet as die transmissiemedium gebruik om klankdienste te lewer. Ethernet kan gebruik word om die probleem van langafstand-uitsending van spraakseine op te los. Laat ontwerpers toe om 'n grootskaalse netwerkstruktuur te skep om die oordrag van duisende digitale stemseine op die Ethernet te realiseer, bestaande netwerkbronne ten volle te benut, die moeite om lyne herhaaldelik op te stel, te vermy en die integrasie van uitsaai- en rekenaarnetwerke te besef. . Dit los die probleme van swak klankgehalte, vatbaarheid vir steuring, ingewikkelde instandhouding en bestuur, en swak interaksie in tradisionele uitsaaistelsels op. Terselfdertyd is dit moontlik om alle, gedeeltes of spesifieke gebiede vir rigtinggewende groepuitsendings te kies, wat die beperking deurbreek dat tradisionele uitsaaistelsels slegs openbare uitsendings vir alle gebiede kan uitvoer. Bestaande digitale digitale uitsaaistelsels van Ethernet gebruik meestal beheerseine om die uitsaaiaansluiting te beheer om by die multicast-groep aan te sluit of om die streeksuitsendingsfunksie te verwesenlik. Dit is nodig om 'n kontrolesignaal te stuur om die terminale by die multicast-groep te laat aansluit voordat uitsending kan realiseer. , Of stel 'n ingewikkelde karteringstabel aan die bedienerkant op om die toestand van die afspeelterminaal te handhaaf om streeksuitsendings te bereik, wat ingewikkelder is om te implementeer.
1 Strukturele ontwerp
Hierdie stelsel aanvaar die C / S-struktuur, bestaan uit twee dele van die uitsaaistelselbediener en die uitsaaistelsel van die uitsaaistelsel, soos getoon in Fig. 1.
Die bediener van die uitsaaistelsel word op 'n rekenaar geïmplementeer, en dit is 'n program vir die versameling, stoor en netwerkversending van stemseine wat deur VC ++ realiseer. Hierdie deel versamel en stoor die stemsignaal deur middel van 'n mikrofoon, en stuur dan die stemdata via UDP na die Ethernet om die netwerkoordragfunksie van stemdata te verwesenlik.
Die uitsaaistelsel-terugspeelterminaal is 'n ingeboude terminaal gebaseer op LM3S8962, wat die IP-spraakdatapakkies wat vanaf die Ethernet gestuur word, kan ontvang, en die klank-dekodeerder-skyf MS6336 voltooi die digitale / analoog omskakeling en afspeel van die stemdata
2 Uitsaaistelsel ontwerp terminale hardeware ontwerp
Die hoofbeheerskyfie van die uitsaaistelsel vir die uitsaaistelsel gebruik die mikrobeheerder LM3S8962 wat deur LuminaryMicro aangebied word. Hierdie reeks skyfies is die eerste ARM CortexTM-M3-gebaseerde beheerder met 'n interne geïntegreerde Ethernet-beheerder. Dit is die eerste ARM-skyf van die bedryf wat Industrial Ethernet (IEEE) ondersteun en maklik netwerkfunksies kan implementeer.
Die klank-dekodeerder-skyfie gebruik die MS6336-skyfie wat deur MOSA vervaardig word. Die chip is 'n 16-bis stereo-klank digitale-na-analoog-omskakelaar, en die ondersteunde digitale invoerformate is Right Justifl-ed, Left Justified, I2S. MS6336 beheer koppelvlak neem I2C bus, die koppelvlak is maklik om te stel. Die DAC-deel het 'n akkurate en stabiele stroom, gekombineer met 'n uitstekende simmetriese dekoderingsmetode, wat klankseine van hoë gehalte kan weergee.
Die hoofbeheerskyfie LM3S8962 is deur middel van magnetiese komponente met die RJ45-koppelvlak verbind en word gebruik om stemdata vanaf die Ethernet te ontvang. LM3S8962 bied beheerseine en stemdata seine vir die klank-dekodeerder-skyfie MS6336. LM3S8962 ondersteun I2C-funksie. PB2- en PB3-poorte bied onderskeidelik I2C-klok- en dataseine. Hierdie twee penne kan direk aan die I2C-funksiepenne van MS6336 gekoppel word, en 'n optrekweerstand is nodig. LM3S8962 ondersteun nie die data-invoerformaat wat deur MS6336 vereis word nie. Die data-invoerformaat van MS6336 in die stelsel aanvaar I2S. Daarom, om stemdata aan MS6336 te verskaf, is dit nodig om die GPIO-poort-sagteware van LM3S8962 te gebruik om die I2S-invoerformaat wat deur MS6336 vereis word, te simuleer. In die ontwerp word PA5-, PA6- en PA7-poorte gebruik om hierdie funksie te simuleer. Die drie penne stem ooreen met die I2S-kanaalkeuse-, kloksein- en datasignaal onderskeidelik. Verbind hierdie drie penne aan die I2S-funksiepen van MS6336.
Die hardewarestruktuur van die afspeelterminaal van die Ethernet digitale spraakuitsaaistelsel word in Figuur 2 getoon.
3 Uitsaai-sagteware-ontwerp
Die uitsaaistelsel-sagteware is in twee dele verdeel: sagteware vir die uitsaaistelselbediener en sagteware vir uitsaaistelsels.
Hierdie ontwerp besef die real-time afspeel van stemdata, dus moet die real-time prestasie van spraakdata-oordrag gewaarborg word, maar die vereistes vir data-integriteit is nie te streng nie, en 'n klein hoeveelheid pakketverlies sal nie die algehele afspeeleffek, sodat die stemdata van die stelsel Die transmissie aanvaar UDP-transmissiemodus. Terselfdertyd werk die stelsel in die plaaslike netwerk en is daar min tydelike gebruikers. Daarom word die statiese toekenning van IP-adresse aangeneem om die realisering van die afspeelterminalsagteware te vereenvoudig.
3.1 Die versameling, berging en versending van stemdata aan die bedienerskant van die uitsaaistelsel
Die versameling van stemdata word geïmplementeer met behulp van lae-vlak WAVE klank-API-funksies. Om die verlies van stemdata nie te veroorsaak nie, gebruik die ontwerp dubbele buffering om stemdata op te slaan. Die implementeringsproses word in Figuur 3 getoon.
Wanneer een opname-buffer vol is, stuur die stelsel onmiddellik 'n ander opname-buffer na die opname-toestel om voort te gaan met die opname, en die toepassingsprogram moet die data in die volledige opname-buffer lees en verwerk. Bel dan die waveInAddBuffer-funksie om die buffer weer toe te ken aan die opname-toestel vir herwinning.
Om die verlies van stemdata tydens die opnameproses te voorkom, is dit nie voldoende om bloot dubbele buffering te gebruik nie. Daar moet ook op gelet word dat wanneer een buffer vol is, die toepassing die data in die buffer sal verwerk en die tweede. Die buffer word gebruik vir opname, en die verwerkingstyd van die data moet minder wees as die tyd wat benodig word om die tweede buffer volledig te wees. opgeneem, anders is die eerste buffer nie weer aan die opname-toestel toegeken nadat die tweede buffer vol is nie, wat verlies aan stemdata sal veroorsaak. As die monstertempo van die stemsignaal groot is, kan hierdie probleem effektief opgelos word deur die grootte van die buffer te vergroot.
Om die uitgesaai inhoud vir later gebruik te stoor, is dit nodig om die uitgesaai inhoud in 'n WAV-lêer te stoor. WAV-lêers het 'n vaste kopformaat. Voordat u stemdata stoor, moet u die koptekst van die WAV-lêer instel, anders kan die gestoorde WAV-lêer nie gespeel word nie. Telkens wanneer die opnamebuffer vol is, vind u eers die einde van die WAV-lêer en skryf dan die versamelde data aan die einde van die lêer. Wanneer die hele uitsaaiproses verby is, word al die stemdata in die WAV-lêer gestoor, wat die stoor van stemdata besef.
As 'n opnamebuffer vol is, is dit nodig om die versamelde stemdata deur die netwerk te stuur. Gebruik eers die Csocket-klas in die ontwerp om 'n sok te skep, en hoef dan slegs die versamelde data in 'n IP-pakket saam te voeg en uit te stuur. Die bemonsteringsnelheid van die stemsignaal in hierdie ontwerp is 44.1 kHz, 16-bis tweekanaal. Om die verlies van stemdata te voorkom, word die grootte van die opname-buffer op 1024B gestel.
3.2 Die verwesenliking van plaaslike uitsaaiwese
'N Belangrike toepassing van die digitale digitale uitsaaistelsel van Ethernet is nie net die uitsaai van die hele area nie, maar ook die plaaslike uitsaaifunksie, dit wil sê om na die aangewese terminale uit te saai. Daarom word die UDP multicast-pakket gebruik vir data-oordrag in die netwerk-oordrag van stem-IP-datapakkies. Met behulp van multicast-pakkies om data oor te dra, kan alle terminale wat in die groep in die plaaslike netwerk ingesluit is, die data ontvang en die uitsending van die hele area besef. Om die plaaslike uitsaaifunksie te verwesenlik, word 'n struktuur voor die stemdata in die ontwerp bygevoeg, soos hieronder getoon, en 'n konfigurasielêer word gebruik om die IP-adres van elke terminaal van die stelsel te stoor.
02 Uitsaaistelsel saai terminale hardeware-ontwerp uit
Die hoofbeheerskyfie van die uitsaaistelsel vir die uitsaaistelsel gebruik die mikrobeheerder LM3S8962 wat deur LuminaryMicro aangebied word. Hierdie reeks skyfies is die eerste ARM CortexTM-M3-gebaseerde beheerder met 'n interne geïntegreerde Ethernet-beheerder. Dit is die eerste ARM-skyf van die bedryf wat Industrial Ethernet (IEEE) ondersteun en maklik netwerkfunksies kan implementeer.
Die klank-dekodeerder-skyfie gebruik die MS6336-skyfie wat deur MOSA vervaardig word. Die chip is 'n 16-bis stereo-klank digitale-na-analoog-omskakelaar, en die ondersteunde digitale invoerformate is Right Justifl-ed, Left Justified, I2S. MS6336 beheer koppelvlak neem I2C bus, die koppelvlak is maklik om te stel. Die DAC-deel het 'n akkurate en stabiele stroom, gekombineer met 'n uitstekende simmetriese dekoderingsmetode, wat klankseine van hoë gehalte kan weergee.
Die hoofbeheerskyfie LM3S8962 is deur middel van magnetiese komponente met die RJ45-koppelvlak verbind en word gebruik om stemdata vanaf die Ethernet te ontvang. LM3S8962 bied beheerseine en stemdata seine vir die klank-dekodeerder-skyfie MS6336. LM3S8962 ondersteun I2C-funksie. PB2- en PB3-poorte bied onderskeidelik I2C-klok- en dataseine. Hierdie twee penne kan direk aan die I2C-funksiepenne van MS6336 gekoppel word, en 'n optrekweerstand is nodig. LM3S8962 ondersteun nie die data-invoerformaat wat deur MS6336 vereis word nie. Die data-invoerformaat van MS6336 in die stelsel aanvaar I2S. Daarom, om stemdata aan MS6336 te verskaf, is dit nodig om die GPIO-poort-sagteware van LM3S8962 te gebruik om die I2S-invoerformaat wat deur MS6336 vereis word, te simuleer. In die ontwerp word PA5-, PA6- en PA7-poorte gebruik om hierdie funksie te simuleer. Die drie penne stem ooreen met die I2S-kanaalkeuse-, kloksein- en datasignaal onderskeidelik. Verbind hierdie drie penne aan die I2S-funksiepen van MS6336.
Die hardewarestruktuur van die afspeelterminaal van die Ethernet digitale spraakuitsaaistelsel word in Figuur 2 getoon.
3 Uitsaai-sagteware-ontwerp
Die uitsaaistelsel-sagteware is in twee dele verdeel: sagteware vir die uitsaaistelselbediener en sagteware vir uitsaaistelsels.
Hierdie ontwerp besef die real-time afspeel van stemdata, dus moet die real-time prestasie van spraakdata-oordrag gewaarborg word, maar die vereistes vir data-integriteit is nie te streng nie, en 'n klein hoeveelheid pakketverlies sal nie die algehele afspeeleffek, sodat die stemdata van die stelsel Die transmissie aanvaar UDP-transmissiemodus. Terselfdertyd werk die stelsel in 'n plaaslike netwerk met minder tydelike gebruikers. Daarom word statiese toekenning van IP-adresse aangeneem om die realisering van die afspeelterminaalsagteware te vereenvoudig.
3.1 Die versameling, berging en versending van stemdata aan die bedienerskant van die uitsaaistelsel
Die versameling van stemdata word geïmplementeer met behulp van lae-vlak WAVE klank-API-funksies. Om die verlies van stemdata nie te veroorsaak nie, gebruik die ontwerp dubbele buffering om stemdata op te slaan. Die implementeringsproses word in Figuur 3 getoon.
Wanneer een opname-buffer vol is, stuur die stelsel onmiddellik 'n ander opname-buffer na die opname-toestel om voort te gaan met die opname, en die toepassingsprogram moet die data in die volledige opname-buffer lees en verwerk. Bel dan die waveInAddBuffer-funksie om die buffer weer toe te ken aan die opname-toestel vir herwinning.
Om die verlies van stemdata tydens die opnameproses te voorkom, is dit nie voldoende om bloot dubbele buffering te gebruik nie. Daar moet ook op gelet word dat wanneer een buffer vol is, die toepassing die data in die buffer sal verwerk en die tweede. Die buffer word gebruik vir opname, en die verwerkingstyd van die data moet minder wees as die tyd wat benodig word om die tweede buffer volledig te wees. opgeneem, anders is die eerste buffer nie weer aan die opname-toestel toegeken nadat die tweede buffer vol is nie, wat verlies aan stemdata sal veroorsaak. As die monstertempo van die stemsignaal groot is, kan hierdie probleem effektief opgelos word deur die grootte van die buffer te vergroot.
Om die uitgesaai inhoud vir later gebruik te stoor, is dit nodig om die uitgesaai inhoud in 'n WAV-lêer te stoor. WAV-lêers het 'n vaste kopformaat. Voordat u stemdata stoor, moet u die koptekst van die WAV-lêer instel, anders kan die gestoorde WAV-lêer nie gespeel word nie. Telkens wanneer die opnamebuffer vol is, vind u eers die einde van die WAV-lêer en skryf dan die versamelde data aan die einde van die lêer. Wanneer die hele uitsaaiproses verby is, word al die stemdata in die WAV-lêer gestoor, wat die stoor van stemdata besef.
As 'n opnamebuffer vol is, is dit nodig om die versamelde stemdata deur die netwerk te stuur. Gebruik eers die Csocket-klas in die ontwerp om 'n sok te skep, en hoef dan slegs die versamelde data in 'n IP-pakket saam te voeg en uit te stuur. Die bemonsteringsnelheid van die stemsignaal in hierdie ontwerp is 44.1 kHz, 16-bis tweekanaal. Om die verlies van stemdata te voorkom, word die grootte van die opname-buffer op 1024B gestel.
3.2 Die verwesenliking van plaaslike uitsaaiwese
'N Belangrike toepassing van die digitale digitale uitsaaistelsel van Ethernet is nie net die uitsaai van die hele area nie, maar ook die plaaslike uitsaaifunksie, dit wil sê om na die aangewese terminale uit te saai. Daarom word die UDP multicast-pakket gebruik vir data-oordrag in die netwerk-oordrag van stem-IP-datapakkies. Met behulp van multicast-pakkies om data oor te dra, kan alle terminale wat in die groep in die plaaslike netwerk ingesluit is, die data ontvang en die uitsending van die hele area besef. Om die plaaslike uitsaaifunksie te verwesenlik, word 'n struktuur voor die stemdata in die ontwerp bygevoeg, soos hieronder getoon, en 'n konfigurasielêer word gebruik om die IP-adres van elke terminaal van die stelsel te stoor.
struktuur STRING
{String IPNO1;
String IPNO2;
...
String IPNO9;
String IPNO10};
Wanneer dit nodig is om streeksuitsendings op sekere terminale uit te voer, kies die ooreenstemmende getalle van hierdie terminale op die paneel van die bedienerskant van die uitsaaistelsel (soos getoon in Figuur 4). Op die oomblik word die IP-adres van die geselekteerde terminaal gelees uit die konfigurasielêer en toegeken aan die ooreenstemmende veranderlike in die struktuur. Wanneer die terminale 'n IP-multicast-pakket ontvang, beoordeel dit eers of die struktuur dieselfde veranderlike het as sy eie IP-adres, indien daar is, dan word die data ontvang en gespeel, indien nie, word die data weggegooi en sodoende die area Broadcast besef funksie. In vergelyking met die metode om 'n beheersignaal te gebruik om die afspeelterminaal te beheer om by die multicast-groep aan te sluit of te verlaat, of om 'n komplekse karteringstabel dinamies te onderhou om die streeksuitsendingsfunksie te implementeer. Hierdie metode hoef nie die afspeelterminaal interaktief te bestuur voor elke uitsending nie, en dit hoef ook nie die toestand van die terminale dinamies op te spoor nie. Dit hoef slegs die ooreenstemmende IP-adres van die terminale in die konfigurasielêer te skryf as die terminale die eerste keer by die stelsel aansluit. Die funksie is eenvoudig te implementeer.
3.3 Die verwesenliking van die uitsaaistelsel uitgesaai terminale sagteware
Die uitsaaistelsel van die uitsaaistelsel is in twee dele verdeel om te besef, die klankdata-ontvangende deel word gebruik om die spraakdata te ontvang en op te slaan en aan te stuur, en die klank-dekodeerder besef die D / A-omskakeling en afspeel van die spraaksein. Die deel van die ontvangs van klankdata aanvaar Socket-programmering om stemdata vanaf die Ethernet te ontvang. Nadat die stemdatapakket ontvang is, moet dit eers beoordeel of die datapakket vir homself is. Die terminale vergelyk die lidveranderlike van die struktuur struct STRING in die IP-pakket met sy eie IP-adres, en as enige lidveranderlike gelyk is aan sy eie IP-adres, stoor dit die data in die pakket, anders gooi dit weg.
Die stemdata word ontvang en in 'n sirkelvormige ry gestoor. As gevolg van die versteuring van UDP-data-oordrag, moet die spraakdatapakkette gesorteer word nadat die stemdata aan die stemdata-ontvangkant ontvang is om die opeenvolgende verwerking van die spraakdata en die korrekte herstel-spraaksein te verseker. Terselfdertyd word die data elke keer verwerk wanneer daar minstens vyf pakkies in die ronde tou is, om netwerkjitter te vermy.
Die data-invoerformaat van MS6336 in die ontwerp neem die I2S-formaat aan. Omdat LM3S8962 nie hierdie dataformaat ondersteun nie, word sagteware-simulasie gebruik om die I2S-funksie deur die GPIO-poort te verwesenlik. Om die spraaksein heeltemal te herstel, is dit nodig om te verseker dat die tydsberekening van die I2S-sein streng en akkuraat is en dat die omskakeling tussen hoë en lae vlakke deur 'n vertragingsprogram geïmplementeer word. Die I2S-tydsdiagram word in Figuur 5 getoon.
Die uitsaaistelsel se uitsaaiklokklokfrekwensie is 40 MHz en die tyd vir die stuur van elke databit is 600 ns, bereken vanaf die monsternemingstempo. LM3S8962 verskaf spraakdata aan MS6336 en besef seriële versending deur die GPIO-poort volgens die steekproefpunt. Elke steekproefpunt bevat vier grepe, en die proses van dataversending van 'n steekproefpunt word in Figuur 6 getoon.
4 Resultaatanalise
Die grootte van die spraakdatapakket wat deur die stelsel via Ethernet versend word, is 1024B. Om netwerkjitter te vermy, begin die terminale uitsaai wanneer hulle 5 datapakkies ontvang. Die uitsaaityd is ongeveer 30 ms, wat voldoen aan die funksionele aanwysers. Die bedienerskant kan die werk van tien uitsaaiaansluitings op dieselfde tyd beheer. Deur die ooreenstemmende terminale nommer aan die bedienerskant te kies, kan die hele area-uitsaai- en plaaslike uitsaaifunksies van die uitsaaistelsel suksesvol realiseer.
5 Gevolgtrekking
Vanuit die werklike behoeftes ontwerp en implementeer ons 'n digitale digitale uitsaaistelsel van Ethernet. Die eksperimentele resultate toon dat die stelsel se afspeelterminaal besluit of stemuitsendings uitgevoer moet word om streeksuitsendings te realiseer, 'n eenvoudige en effektiewe manier is om wêreldwye uitsendings en streeksuitsendings van stemseine te realiseer. Die terminale vir die stelselspeler neem GPIO-poort-sagteware-simulasie toe om die I2S-funksie te realiseer, wat die I2S-tydsberekening akkuraat kan besef, die data-oordrag van die stemsignaal kan voltooi en die real-time uitsending van die stemsignaal kan realiseer. Die ontwerpstruktuur is redelik en kan maklik die uitbreiding van funksies, soos die uitsending van tydsberekening, musiekafspeel, afstandbeheer, intydse monitering, ens. Besef. Hierdie ontwerp het belangrike praktiese betekenis en bied 'n grondslag vir die oplossing van groot en ingewikkelde Ethernet-uitsendings stelsels.
Ons ander produk:
