Ky artikull ofron një zgjidhje të sistemit të transmetimit dixhital zëri Ethernet, i cili mund të realizojë lehtësisht funksionin rajonal të transmetimit të sistemit të transmetimit. Sistemi bazohet në arkitekturën e krahut dhe miraton metodën e arbitrazhit të terminalit të riprodhimit të sistemit për të kontrolluar realizimin e transmetimit rajonal, dhe përmbajtja e transmetimit mund të luhet dhe ruhet njëkohësisht.
Sistemi i transmetimit dixhital zëri Ethernet kryesisht i referohet sistemit të transmetimit që përdor Ethernet si medium transmetimi për të ofruar shërbime audio. Ethernet mund të përdoret për të zgjidhur problemin e transmetimit në distancë të gjatë të sinjaleve zanore. Lejon projektuesit të krijojnë një strukturë të rrjetit në shkallë të gjerë për të realizuar transmetimin e mijëra sinjaleve zanore dixhitale në Ethernet, duke përdorur plotësisht burimet ekzistuese të rrjetit, duke shmangur problemin e vendosjes së vazhdueshme të linjave dhe realizimin e integrimit të rrjeteve të transmetimit dhe kompjuterit . Zgjidh problemet e cilësisë së dobët të zërit, ndjeshmërisë ndaj ndërhyrjeve, mirëmbajtjes dhe menaxhimit kompleks dhe ndërveprimit të dobët në sistemet tradicionale të transmetimit. Në të njëjtën kohë, është e mundur të zgjidhen të gjitha, pjesët ose fushat specifike për transmetimin në grupe të drejtuar, gjë që tejkalon kufizimin që sistemet tradicionale të transmetimit mund të kryejnë transmetim publik vetëm për të gjitha zonat. Sistemet ekzistuese të transmetimit dixhital zëri Ethernet kryesisht përdorin sinjale kontrolli për të kontrolluar terminalin e transmetimit për t'u bashkuar ose lënë grupin multicast në realizimin e funksionit rajonal të transmetimit. Shtë e nevojshme të dërgoni një sinjal kontrolli për ta bërë terminalin të bashkohet me grupin multicast para se të mund të realizohet transmetimi. , Ose krijoni një tabelë komplekse të hartës në anën e serverit për të ruajtur gjendjen e terminalit të riprodhimit për të arritur transmetimin rajonal, i cili është më i komplikuar për t'u zbatuar.
1 Dizajni strukturor
Ky sistem miraton strukturën C / S, përbëhet nga dy pjesë të terminalit të transmetimit fundor të sistemit të transmetimit dhe sistemit të transmetimit, siç tregohet në Fig. 1.
Serveri i sistemit të transmetimit zbatohet në një PC dhe është një program i mbledhjes, ruajtjes dhe transmetimit të sinjalit zanor të realizuar nga VC ++. Kjo pjesë mbledh dhe ruan sinjalin zanor përmes një mikrofoni, dhe më pas transmeton të dhënat e zërit në Ethernet përmes UDP për të realizuar funksionin e transmetimit të rrjetit të të dhënave zanore.
Terminali i riprodhimit të sistemit të transmetimit është një terminal i ngulitur i bazuar në LM3S8962, i cili mund të marrë paketat e të dhënave zanore IP që i dërgohen nga Ethernet dhe çipi i dekodimit të audios MS6336 përfundon shndërrimin dixhital / analog dhe luajtjen e të dhënave zanore
2 Sistemi i transmetimit dizajni i harduerit të terminalit të transmetimit
Çipi kryesor i kontrollit të terminalit të transmetimit të sistemit të transmetimit miraton mikrokontrolluesin LM3S8962 të siguruar nga LuminaryMicro. Kjo seri patate të skuqura është kontrolluesi i parë i bazuar në ARM CortexTM-M3 me një kontrollues të brendshëm të integruar Ethernet. Ipshtë çipi i parë i industrisë ARM që mbështet Ethernet Industrial (IEEE) dhe mund të zbatojë lehtësisht funksionet e rrjetit.
Çipi i dekoderit audio përdor çipin MS6336 të prodhuar nga MOSA. Çipi është një konvertues dixhital në-analog stereo audio 16-bitësh dhe formatet e dhëna dixhitale të mbështetura janë të Drejta Justifl-ed, Left Justified, I2S. Ndërfaqja e kontrollit MS6336 miraton autobusin I2C, ndërfaqja është e lehtë për tu vendosur. Pjesa DAC ka rrymë të saktë dhe të qëndrueshme, e kombinuar me një metodë të shkëlqyeshme dekoduese simetrike, mund të riprodhojë sinjale audio me cilësi të lartë.
Çipi kryesor i kontrollit LM3S8962 është i lidhur me ndërfaqen RJ45 përmes përbërësve magnetikë dhe përdoret për të marrë të dhëna zanore nga Ethernet. LM3S8962 siguron sinjale kontrolli dhe sinjale të të dhënave zanore për çipin e dekoderit audio MS6336. LM3S8962 mbështet funksionin I2C. Portat PB2 dhe PB3 sigurojnë përkatësisht sinjalin e orës dhe të dhënave I2C. Këto dy kunja mund të lidhen drejtpërdrejt me kunjat e funksionit I2C të MS6336, dhe kërkohet një rezistencë tërheqëse. LM3S8962 nuk mbështet formatin e futjes së të dhënave të kërkuar nga MS6336. Formati i futjes së të dhënave të MS6336 në sistem miraton I2S. Prandaj, për të siguruar të dhëna zanore në MS6336, është e nevojshme të përdorni softuerin e portës GPIO të LM3S8962 për të simuluar formatin e hyrjes së të dhënave I2S të kërkuar nga MS6336. Në modelim, portet PA5, PA6 dhe PA7 përdoren për të simuluar këtë funksion. Të tre kunjat korrespondojnë me sinjalin e zgjedhjes së kanalit I2S, sinjalin e orës dhe sinjalin e të dhënave përkatësisht. Lidhni këto tre kunja me funksionin I2S të MS6336.
Struktura harduerike e terminalit të riprodhimit të sistemit transmetues dixhital të zërit Ethernet tregohet në Figurën 2.
3 Projektimi i softuerit të sistemit të transmetimit
Softueri i sistemit të transmetimit është i ndarë në dy pjesë: softueri i serverit të sistemit të transmetimit dhe softueri i terminalit të transmetimit.
Ky dizajn realizon riprodhimin në kohë reale të të dhënave me zë, kështu që kërkohet të garantohet performanca në kohë reale e transmetimit të të dhënave me zë, por kërkesat për integritetin e të dhënave nuk janë shumë të rrepta dhe një sasi e vogël e humbjes së paketës nuk do të ndikojë në efekti i përgjithshëm i riprodhimit, kështu që të dhënat e zërit të sistemit Transmetimi miraton mënyrën e transmetimit UDP. Në të njëjtën kohë, sistemi punon në rrjetin lokal dhe ka pak përdorues të përkohshëm. Prandaj, alokimi statik i adresës IP miratohet për të thjeshtuar realizimin e softuerit të terminalit të riprodhimit.
3.1 Grumbullimi, ruajtja dhe transmetimi i të dhënave zanore në anën e serverit të sistemit të transmetimit
Mbledhja e të dhënave zanore zbatohet duke përdorur funksione API audio WAVE të nivelit të ulët. Për të mos shkaktuar humbjen e të dhënave të zërit, dizajni përdor buffering të dyfishtë për të ruajtur të dhënat e zërit. Procesi i zbatimit është treguar në Figurën 3.
Kur një buffer regjistrimi është i plotë, sistemi menjëherë dërgon një tjetër buffer regjistrimi në pajisjen regjistruese për të vazhduar regjistrimin, dhe programi i aplikimit duhet të lexojë të dhënat në bufferin e regjistrimit të plotë dhe t'i përpunojë ato. Pastaj thirrni funksionin waveInAddBuffer për të ri-caktuar buffer-in te pajisja regjistruese për riciklim.
Në mënyrë që të parandaloni humbjen e të dhënave zanore në procesin e regjistrimit, nuk mjafton thjesht të përdorni buffer të dyfishtë. Duhet gjithashtu të theksohet se kur një buffer është i plotë, aplikacioni do të përpunojë të dhënat në buffer dhe i dyti buffer përdoret për regjistrim dhe koha e përpunimit të të dhënave duhet të jetë më e vogël se koha e nevojshme që buffer i dytë të jetë plotësisht regjistruar, përndryshe bufferi i parë nuk është ri-caktuar në pajisjen regjistruese pasi të jetë mbushur buffer-i i dytë, gjë që do të shkaktojë Humbje të të dhënave zanore. Kur niveli i mostrës së sinjalit zanor është i madh, rritja e madhësisë së buffer-it në mënyrë të përshtatshme mund ta zgjidhë në mënyrë efektive këtë problem.
Për të ruajtur përmbajtjen e transmetuar për përdorim të mëvonshëm, është e nevojshme të ruani përmbajtjen e transmetuar në një skedar WAV. Skedarët WAV kanë një format të fiksuar të kokës. Para se të ruani të dhënat zanore, duhet të vendosni titullin e skedarit WAV, përndryshe skedari i ruajtur WAV nuk mund të luhet. Sa herë që bufferi i regjistrimit është i plotë, së pari gjeni fundin e skedarit WAV dhe më pas shkruani të dhënat e mbledhura në fund të skedarit me radhë. Kur mbaron i gjithë procesi i transmetimit, të gjitha të dhënat e zërit ruhen në skedarin WAV, duke realizuar ruajtjen e të dhënave zanore.
Kur një buffer regjistrimi është i plotë, është e nevojshme të dërgoni të dhënat e mbledhura të zërit përmes rrjetit. Në dizajn, së pari përdorni klasën Csocket për të krijuar një fole, dhe pastaj duhet vetëm të mblidhni të dhënat e mbledhura në një paketë IP dhe t'i dërgoni ato. Shkalla e marrjes së mostrave të sinjalit zanor në këtë dizajn është 44.1 kHz, 16-bit kanal dyfishtë. Në mënyrë që të shmanget humbja e të dhënave të zërit, madhësia e tamponit të regjistrimit është vendosur në 1024B.
3.2 Realizimi i transmetimit rajonal
Një aplikim i rëndësishëm i sistemit të transmetimit dixhital zëri Ethernet nuk është vetëm të realizojë të gjithë zonën e transmetimit, por edhe të realizojë funksionin lokal të transmetimit, domethënë të transmetojë në terminalin e caktuar. Prandaj, paketa multicast UDP përdoret për transmetimin e të dhënave në transmetimin në rrjet të paketave të të dhënave IP zëri. Përdorimi i paketave multicast për të transmetuar të dhëna, të gjithë terminalet e përfshira në grup në rrjetin e zonës lokale mund të marrin të dhënat, duke realizuar transmetimin e tërë zonës. Në mënyrë që të realizohet funksioni i transmetimit lokal, një strukturë shtohet përpara të dhënave zanore në dizajn, siç tregohet më poshtë, dhe një skedar konfigurimi përdoret për të ruajtur adresën IP të secilit terminal të sistemit.
02 Sistemi i transmetimit projekton harduerin e terminalit
Çipi kryesor i kontrollit të terminalit të transmetimit të sistemit të transmetimit miraton mikrokontrolluesin LM3S8962 të siguruar nga LuminaryMicro. Kjo seri patate të skuqura është kontrolluesi i parë i bazuar në ARM CortexTM-M3 me një kontrollues të brendshëm të integruar Ethernet. Ipshtë çipi i parë i industrisë ARM që mbështet Ethernet Industrial (IEEE) dhe mund të zbatojë lehtësisht funksionet e rrjetit.
Çipi i dekoderit audio përdor çipin MS6336 të prodhuar nga MOSA. Çipi është një konvertues dixhital në-analog stereo audio 16-bitësh dhe formatet e dhëna dixhitale të mbështetura janë të Drejta Justifl-ed, Left Justified, I2S. Ndërfaqja e kontrollit MS6336 miraton autobusin I2C, ndërfaqja është e lehtë për tu vendosur. Pjesa DAC ka rrymë të saktë dhe të qëndrueshme, e kombinuar me një metodë të shkëlqyeshme dekoduese simetrike, mund të riprodhojë sinjale audio me cilësi të lartë.
Çipi kryesor i kontrollit LM3S8962 është i lidhur me ndërfaqen RJ45 përmes përbërësve magnetikë dhe përdoret për të marrë të dhëna zanore nga Ethernet. LM3S8962 siguron sinjale kontrolli dhe sinjale të të dhënave zanore për çipin e dekoderit audio MS6336. LM3S8962 mbështet funksionin I2C. Portat PB2 dhe PB3 sigurojnë përkatësisht sinjalin e orës dhe të dhënave I2C. Këto dy kunja mund të lidhen drejtpërdrejt me kunjat e funksionit I2C të MS6336, dhe kërkohet një rezistencë tërheqëse. LM3S8962 nuk mbështet formatin e futjes së të dhënave të kërkuar nga MS6336. Formati i futjes së të dhënave të MS6336 në sistem miraton I2S. Prandaj, për të siguruar të dhëna zanore në MS6336, është e nevojshme të përdorni softuerin e portës GPIO të LM3S8962 për të simuluar formatin e hyrjes së të dhënave I2S të kërkuar nga MS6336. Në modelim, portet PA5, PA6 dhe PA7 përdoren për të simuluar këtë funksion. Të tre kunjat korrespondojnë me sinjalin e zgjedhjes së kanalit I2S, sinjalin e orës dhe sinjalin e të dhënave përkatësisht. Lidhni këto tre kunja me funksionin I2S të MS6336.
Struktura harduerike e terminalit të riprodhimit të sistemit transmetues dixhital të zërit Ethernet tregohet në Figurën 2.
3 Projektimi i softuerit të sistemit të transmetimit
Softueri i sistemit të transmetimit është i ndarë në dy pjesë: softueri i serverit të sistemit të transmetimit dhe softueri i terminalit të transmetimit.
Ky dizajn realizon riprodhimin në kohë reale të të dhënave me zë, kështu që kërkohet të garantohet performanca në kohë reale e transmetimit të të dhënave me zë, por kërkesat për integritetin e të dhënave nuk janë shumë të rrepta dhe një sasi e vogël e humbjes së paketës nuk do të ndikojë në efekti i përgjithshëm i riprodhimit, kështu që të dhënat e zërit të sistemit Transmetimi miraton mënyrën e transmetimit UDP. Në të njëjtën kohë, sistemi punon në një rrjet lokal me më pak përdorues të përkohshëm. Prandaj, alokimi statik i adresës IP miratohet për të thjeshtuar realizimin e softuerit të terminalit të riprodhimit.
3.1 Grumbullimi, ruajtja dhe transmetimi i të dhënave zanore në anën e serverit të sistemit të transmetimit
Mbledhja e të dhënave zanore zbatohet duke përdorur funksione API audio WAVE të nivelit të ulët. Për të mos shkaktuar humbjen e të dhënave të zërit, dizajni përdor buffering të dyfishtë për të ruajtur të dhënat e zërit. Procesi i zbatimit është treguar në Figurën 3.
Kur një buffer regjistrimi është i plotë, sistemi menjëherë dërgon një tjetër buffer regjistrimi në pajisjen regjistruese për të vazhduar regjistrimin, dhe programi i aplikimit duhet të lexojë të dhënat në bufferin e regjistrimit të plotë dhe t'i përpunojë ato. Pastaj thirrni funksionin waveInAddBuffer për të ri-caktuar buffer-in te pajisja regjistruese për riciklim.
Në mënyrë që të parandaloni humbjen e të dhënave zanore në procesin e regjistrimit, nuk mjafton thjesht të përdorni buffer të dyfishtë. Duhet gjithashtu të theksohet se kur një buffer është i plotë, aplikacioni do të përpunojë të dhënat në buffer dhe i dyti buffer përdoret për regjistrim dhe koha e përpunimit të të dhënave duhet të jetë më e vogël se koha e nevojshme që buffer i dytë të jetë plotësisht regjistruar, përndryshe bufferi i parë nuk është ri-caktuar në pajisjen regjistruese pasi të jetë mbushur buffer-i i dytë, gjë që do të shkaktojë Humbje të të dhënave zanore. Kur niveli i mostrës së sinjalit zanor është i madh, rritja e madhësisë së buffer-it në mënyrë të përshtatshme mund ta zgjidhë në mënyrë efektive këtë problem.
Për të ruajtur përmbajtjen e transmetuar për përdorim të mëvonshëm, është e nevojshme të ruani përmbajtjen e transmetuar në një skedar WAV. Skedarët WAV kanë një format të fiksuar të kokës. Para se të ruani të dhënat zanore, duhet të vendosni titullin e skedarit WAV, përndryshe skedari i ruajtur WAV nuk mund të luhet. Sa herë që bufferi i regjistrimit është i plotë, së pari gjeni fundin e skedarit WAV dhe më pas shkruani të dhënat e mbledhura në fund të skedarit me radhë. Kur mbaron i gjithë procesi i transmetimit, të gjitha të dhënat e zërit ruhen në skedarin WAV, duke realizuar ruajtjen e të dhënave zanore.
Kur një buffer regjistrimi është i plotë, është e nevojshme të dërgoni të dhënat e mbledhura të zërit përmes rrjetit. Në dizajn, së pari përdorni klasën Csocket për të krijuar një fole, dhe pastaj duhet vetëm të mblidhni të dhënat e mbledhura në një paketë IP dhe t'i dërgoni ato. Shkalla e marrjes së mostrave të sinjalit zanor në këtë dizajn është 44.1 kHz, 16-bit kanal dyfishtë. Në mënyrë që të shmanget humbja e të dhënave të zërit, madhësia e tamponit të regjistrimit është vendosur në 1024B.
3.2 Realizimi i transmetimit rajonal
Një aplikim i rëndësishëm i sistemit të transmetimit dixhital zëri Ethernet nuk është vetëm të realizojë të gjithë zonën e transmetimit, por edhe të realizojë funksionin lokal të transmetimit, domethënë të transmetojë në terminalin e caktuar. Prandaj, paketa multicast UDP përdoret për transmetimin e të dhënave në transmetimin në rrjet të paketave të të dhënave IP zëri. Përdorimi i paketave multicast për të transmetuar të dhëna, të gjithë terminalet e përfshira në grup në rrjetin e zonës lokale mund të marrin të dhënat, duke realizuar transmetimin e tërë zonës. Në mënyrë që të realizohet funksioni i transmetimit lokal, një strukturë shtohet përpara të dhënave zanore në dizajn, siç tregohet më poshtë, dhe një skedar konfigurimi përdoret për të ruajtur adresën IP të secilit terminal të sistemit.
strukturë STRING
{Vargu IPNO1;
Vargu IPNO2;
...
Vargu IPNO9;
Vargu IPNO10};
Kur është e nevojshme të kryeni transmetim rajonal në terminale të caktuara, zgjidhni numrat përkatës të këtyre terminaleve në panelin e anës së serverit të sistemit të transmetimit (siç tregohet në Figurën 4). Në këtë kohë, adresa IP e terminalit të zgjedhur lexohet nga skedari i konfigurimit dhe i caktohet ndryshores përkatëse në strukturë. Kur terminali merr një paketë IP multicast, së pari gjykon nëse struktura ka të njëjtën ndryshore me adresën e saj IP, nëse ekziston, atëherë të dhënat merren dhe luhen, nëse jo, të dhënat hidhen, duke realizuar zonën Broadcast funksioni Krahasuar me metodën e përdorimit të një sinjali kontrolli për të kontrolluar terminalin e riprodhimit për t'u bashkuar ose larguar nga grupi multicast, ose për të mbajtur dinamikisht një tabelë komplekse të hartës për të zbatuar funksionin rajonal të transmetimit. Kjo metodë nuk ka nevojë të kontrollojë në mënyrë interaktive terminalin e riprodhimit para çdo transmetimi, dhe as nuk ka nevojë të gjurmojë në mënyrë dinamike gjendjen e terminalit. Duhet vetëm të shkruajë adresën përkatëse IP të terminalit në skedarin e konfigurimit kur terminali bashkohet me sistemin për herë të parë. Funksioni është i thjeshtë për tu zbatuar.
3.3 Realizimi i softuerit terminal të transmetimit të sistemit të transmetimit
Terminali i transmetimit të sistemit të transmetimit është i ndarë në dy pjesë për të realizuar, pjesa marrëse e të dhënave audio përdoret për të marrë të dhënat e zërit dhe për të ruajtur dhe përcjellë, dhe dekoderi i audios realizon shndërrimin D / A dhe luajtjen e sinjalit zanor. Pjesa e marrjes së të dhënave audio miraton programimin Socket për të marrë të dhëna zanore nga Ethernet. Pas marrjes së paketës së të dhënave zanore, së pari duhet të gjykojë nëse pakoja e të dhënave është për vete. Terminali krahason ndryshoren anëtare të strukturës strukturë STRING në paketën IP me adresën e vet IP, dhe nëse ndonjë variabël anëtar është e barabartë me adresën e vet IP, ajo i ruan të dhënat në pako, përndryshe i flak ato.
Të dhënat e zërit merren dhe ruhen në një radhë rrethore. Për shkak të çrregullimit të transmetimit të të dhënave UDP, paketat e të dhënave zanore duhet të renditen pasi të dhënat e zërit të merren në marrjen e të dhënave zanore për të siguruar përpunimin vijues të të dhënave zanore dhe rivendosjen e saktë të sinjalit zanor. Në të njëjtën kohë, për të shmangur shqetësimin e rrjetit, të dhënat përpunohen çdo herë kur ka të paktën 5 pako në radhë rrethore.
Formati i futjes së të dhënave të MS6336 në model miraton formatin I2S. Për shkak se LM3S8962 nuk e mbështet këtë format të të dhënave, simulimi i softuerit miratohet për të realizuar funksionin I2S përmes portit GPIO. Në mënyrë që të rivendosni plotësisht sinjalin zanor, është e nevojshme të siguroni që koha e sinjalit I2S të jetë e rreptë dhe e saktë, dhe shndërrimi midis niveleve të larta dhe të ulëta të zbatohet nga një program vonesë. Diagrami i kohës I2S tregohet në Figurën 5.
Frekuenca e orës terminale të transmetimit të sistemit të transmetimit është 40 MHz, dhe koha për të dërguar çdo bit të dhënash është 600 ns e llogaritur nga shpejtësia e marrjes së mostrës. LM3S8962 siguron të dhëna zëri për MS6336, dhe realizon transmetimin serik përmes portit GPIO sipas pikës së marrjes së mostrës. Secila pikë e kampionimit përmban katër bajte, dhe procesi i dërgimit të të dhënave të një pike të marrjes së mostrës është paraqitur në Figurën 6.
4 Analiza e rezultateve
Madhësia e paketës së të dhënave zanore të transmetuara nga sistemi përmes Ethernet është 1024B. Në mënyrë që të shmanget shqetësimi i rrjetit, terminali fillon transmetimin kur merr 5 pako të dhënash. Koha e vonesës së transmetimit është rreth 30 ms, e cila plotëson treguesit funksionalë. Ana e serverit mund të kontrollojë punën e 10 terminaleve transmetuese në të njëjtën kohë. Duke zgjedhur numrin përkatës të terminalit në anën e serverit, funksionet e transmetimit të të gjithë zonës dhe transmetimit lokal të sistemit të transmetimit mund të realizohen me sukses.
Përfundimi i 5
Duke u nisur nga nevojat aktuale, ne projektojmë dhe implementojmë një sistem transmetimi dixhital zëri Ethernet. Rezultatet eksperimentale tregojnë se terminali i riprodhimit të sistemit vendos nëse do të kryejë transmetim zëri për të realizuar transmetimin rajonal është një mënyrë e thjeshtë dhe efektive për të realizuar transmetimin global dhe transmetimin rajonal të sinjaleve zanore. Terminali i lojtarit të sistemit miraton simulimin e softuerit të portit GPIO për të realizuar funksionin I2S, i cili mund të realizojë me saktësi kohën I2S, të përfundojë transmetimin e të dhënave të sinjalit zanor dhe të realizojë transmetimin në kohë reale të sinjalit zanor. Struktura e dizajnit është e arsyeshme dhe mund të realizojë lehtësisht zgjerimin e funksioneve, të tilla si transmetimi i kohës, rishikimi i muzikës, menaxhimi në distancë, monitorimi në kohë reale, etj. sistemet.
Produkti ynë të tjera:
