嵌入式以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)

　　3 廣播系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　廣播系統(tǒng)軟件分為廣播系統(tǒng)服務(wù)器端軟件和播放終端軟件兩部分。

　　該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)播放，所以要求語音數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性得到保障，而對(duì)于數(shù)據(jù)的完整性要求不是太嚴(yán)格，少量的丟包也不會(huì)影響整體的播放效果，所以該系統(tǒng)的語音數(shù)據(jù)傳輸采用UDP傳輸方式，同時(shí)本系統(tǒng)工作在局域網(wǎng)內(nèi)，臨時(shí)用戶較少，故采用IP地址靜態(tài)分配，簡化播放終端軟件部分的實(shí)現(xiàn)。

　　3．1 廣播系統(tǒng)服務(wù)器端語音數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與發(fā)送

　　語音數(shù)據(jù)的采集利用低層WAVE音頻API函數(shù)實(shí)現(xiàn)，為了不造成語音數(shù)據(jù)的丟失，該設(shè)計(jì)利用雙緩沖來存儲(chǔ)語音數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

　　當(dāng)一個(gè)錄音緩沖區(qū)滿時(shí)，系統(tǒng)立刻將另一個(gè)錄音緩沖區(qū)發(fā)送給錄音設(shè)備繼續(xù)錄音，而應(yīng)用程序此時(shí)要讀取已經(jīng)錄音滿的緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。然后調(diào)用waveInAddBuffer函數(shù)將該緩沖區(qū)重新賦給錄音設(shè)備，循環(huán)利用。

　　為了防止錄音過程中語音數(shù)據(jù)的丟失，只是簡單地利用雙緩沖是不夠的，還要注意的一點(diǎn)是，當(dāng)一個(gè)緩沖區(qū)錄音滿以后，應(yīng)用程序?qū)υ摼彌_區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)第二個(gè)緩沖區(qū)用于錄音，數(shù)據(jù)處理的時(shí)間一定要小于第二個(gè)緩沖區(qū)錄音滿需要的時(shí)間，否則在第二個(gè)緩沖區(qū)錄音滿以后第一個(gè)緩沖區(qū)還沒有重新賦給錄音設(shè)備，就會(huì)造成語音數(shù)據(jù)的丟失。當(dāng)語音信號(hào)采樣率大的時(shí)候適當(dāng)增加緩沖區(qū)的大小，可以有效地解決這個(gè)問題。

　　為了將廣播的內(nèi)容進(jìn)行保存以備后需，需要將廣播內(nèi)容保存在一個(gè)WAV文件中。WAV文件具有固定的頭格式，在保存語音數(shù)據(jù)之前，需要先將WAV文件的頭部設(shè)定好，否則保存的WAV文件無法播放。在每一次錄音緩沖區(qū)滿時(shí)，首先找到WAV文件的結(jié)尾處，然后將采集到的數(shù)據(jù)依次寫在文件尾部。當(dāng)整個(gè)廣播過程結(jié)束時(shí)，所有的語音數(shù)據(jù)都被保存在了WAV文件中，實(shí)現(xiàn)了語音數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

　　當(dāng)一個(gè)錄音緩沖區(qū)滿后，這時(shí)就需要將已經(jīng)采集到的語音數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。在設(shè)計(jì)中首先利用Csocket類創(chuàng)建一個(gè)套接字，接下來只需要將采集到的數(shù)據(jù)封裝成IP包發(fā)送出去。該設(shè)計(jì)中語音信號(hào)的采樣率為44．1 kHz，16位雙聲道。為了避免語音數(shù)據(jù)丟失，錄音緩沖區(qū)的大小設(shè)定為1024B。

　　3．2 區(qū)域廣播的實(shí)現(xiàn)

　　以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用就是不僅可以實(shí)現(xiàn)全區(qū)廣播，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)局域廣播功能，即對(duì)指定的終端進(jìn)行廣播。因此，在語音IP數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)傳輸中采用UDP組播包的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。采用組播包傳輸數(shù)據(jù)，在局域網(wǎng)內(nèi)所有包含在該組中的終端都可以接收到數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全區(qū)廣播。為了實(shí)現(xiàn)局域廣播功能，該設(shè)計(jì)中在語音數(shù)據(jù)前面添加了一個(gè)結(jié)構(gòu)體，如下所示，同時(shí)還有一個(gè)配置文件用于存儲(chǔ)系統(tǒng)各終端的IP地址。

　　struct STRING

　　{String IPNO1;

　　String IPNO2;

　　…

　　String IPNO9;

　　String IPNO10};

　　當(dāng)需要對(duì)某幾個(gè)終端進(jìn)行區(qū)域廣播時(shí)，在廣播系統(tǒng)服務(wù)器端的面板上(如圖4所示)將這幾個(gè)終端對(duì)應(yīng)的編號(hào)選上。這時(shí)就將被選中終端的IP地址從配置文件中讀出并賦給該結(jié)構(gòu)體中對(duì)應(yīng)的變量。當(dāng)終端接收到IP組播包時(shí)，首先判斷該結(jié)構(gòu)體是否有和自己的IP地址相同的變量，如果有，則進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收播放，如果沒有則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行丟棄處理，這樣就實(shí)現(xiàn)了區(qū)域廣播功能。相對(duì)于采用控制信號(hào)控制播放終端加入或者離開組播組，或者通過動(dòng)態(tài)維護(hù)復(fù)雜的映射表以實(shí)現(xiàn)區(qū)域廣播功能的方法。該方法不需要在每次廣播之前對(duì)播放終端進(jìn)行交互控制，也不需要?jiǎng)討B(tài)跟蹤終端狀態(tài)，只需要在終端第一次加入系統(tǒng)時(shí)將終端對(duì)應(yīng)的IP地址寫入配置文件即可，功能實(shí)現(xiàn)簡單。

　　3．3 廣播系統(tǒng)播放終端軟件的實(shí)現(xiàn)

　　廣播系統(tǒng)播放終端分為兩個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)，音頻數(shù)據(jù)接收部分用于接收語音數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，音頻解碼器實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的D／A轉(zhuǎn)換并播放。音頻數(shù)據(jù)接收部分采用Socket編程實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)上接收語音數(shù)據(jù)，在接收到語音數(shù)據(jù)包以后，首先要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行判斷，是否是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包。終端通過將IP包中結(jié)構(gòu)體struct STRING的成員變量與自己的IP地址進(jìn)行比較，如果有成員變量和自己的IP地址相等，則存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，否則丟棄。