Artikulu honek Ethernet bidezko ahots bidezko igorpen sistema integratu bat eskaintzen du, eta horrek erraz antzeman dezake igorpen sistemaren eskualdeko irrati difusio funtzioa. Sistema besoaren arkitekturan oinarritzen da eta sistema erreproduzitzeko terminalaren arbitrajearen metodoa hartzen du eskualdeko emisioen gauzatzea kontrolatzeko, eta igorritako edukia aldi berean erreproduzitu eta gorde daiteke.
Ethernet ahots bidezko difusio digitalaren sistema batez ere Ethernet audio zerbitzuak emateko transmisio euskarri gisa erabiltzen duen difusio sistemari dagokio. Ethernet erabil daiteke ahots seinaleen distantzia luzeko transmisioaren arazoa konpontzeko. Diseinatzaileei sareko egitura handiak sortzeko aukera ematen die Ethernet-en milaka ahots seinale digitalen transmisioaz jabetzeko, lehendik dauden sare baliabideak erabat aprobetxatuz, linea behin eta berriz ezartzeko arazoak ekidinez eta emisio eta ordenagailu sareen integrazioa gauzatzeko. . Soinuaren kalitate eskasa, interferentziekiko sentikortasuna, mantentze eta kudeaketa konplexuak eta elkarreragin eskaseko ohiko emisio sistemen arazoak konpontzen ditu. Aldi berean, posible da talde guztiak, zati bat edo berariazko taldeak hautatzea noranzko taldeko igorpenerako, eta horrek muga gainditzen du ohiko igorpen sistemek eremu guztietarako emisio publikoa soilik egin dezaketela. Lehendik dauden Ethernet ahots bidezko difusio digitaleko sistemek kontrol seinaleak erabiltzen dituzte gehienetan difusio terminala kontrolatzeko multicast taldean sartzeko edo uzteko eskualdeko difusio funtzioa gauzatzeko. Beharrezkoa da kontrol seinalea bidaltzea terminalak multidifusio taldean sartzeko, emisioa gauzatu aurretik. , Edo ezarri zerbitzari aldean mapaketa taula konplexu bat erreprodukzio terminalaren egoera mantentzeko eskualdeko emisioak lortzeko, hori ezartzea zailagoa da.
1 Egiturazko diseinua
Sistema honek C / S egitura hartzen du, igorpen sistemaren zerbitzariaren amaierako eta igorpen sistemaren igorpen terminalaren bi zatiz osatuta dago, 1. irudian agertzen den moduan.
Emisio sistemaren zerbitzaria ordenagailu batean ezartzen da, eta VC ++-ek egindako ahots seinaleak biltzeko, biltegiratzeko eta sare bidezko transmisio programa da. Zati honek ahots seinalea mikrofono baten bidez bildu eta gordetzen du, eta ondoren ahots datuak Ethernetera igortzen ditu UDP bidez, ahots datuen sare transmisio funtzioa gauzatzeko.
Emisio sistemaren erreprodukzio terminala LM3S8962an oinarritutako terminal txertatua da, Ethernetetik bidalitako IP ahots datu paketeak jaso ditzake eta MS6336 audio deskodetze txipak ahots datuen bihurketa digitala / analogikoa eta erreprodukzioa osatzen ditu.
2 Broadcast sistemaren transmisio terminalaren hardwarearen diseinua
Emisio-sistemaren igorpen-terminalaren kontrol-txip nagusiak LuminaryMicro-k emandako LM3S8962 mikrokontroladorea hartzen du. Txip serie hau barneko Ethernet kontroladore duen ARM CortexTM-M3 oinarritutako lehenengo kontrolatzailea da. Industriako Ethernet (IEEE) onartzen duen lehen ARM txipa da eta sareko funtzioak erraz inplementa ditzake.
Audio deskodetzaile txipak MOSAk sortutako MS6336 txipa erabiltzen du. Txipa 16 biteko audio estereo bihurgailu digital-analogiko bat da, eta onartzen diren sarrera digitalen formatuak Right Justifl-ed, Left Justified, I2S dira. MS6336 kontrol interfazeak I2C autobusa hartzen du, interfazea ezartzeko erraza da. DAC zatiak korronte zehatza eta egonkorra du, deskodetzeko metodo simetriko bikainarekin konbinatuta, kalitate handiko audio seinaleak erreproduzitu ditzake.
LM3S8962 kontrol txipa nagusia RJ45 interfazeari konektatzen zaio osagai magnetikoen bidez, eta Ethernetetik ahots datuak jasotzeko erabiltzen da. LM3S8962-k MS6336 audio deskodetzaile txiparentzako kontrol seinaleak eta ahots datuen seinaleak eskaintzen ditu. LM3S8962-k I2C funtzioa onartzen du. PB2 eta PB3 portuek I2C erlojua eta datu seinaleak eskaintzen dituzte hurrenez hurren. Bi pin horiek zuzenean konektatu daitezke MS2ren I6336C funtzioko pinetara, eta tiratze-erresistentzia behar da. LM3S8962-k ez du MS6336-k eskatzen duen datu-sarrera formatua onartzen. Sistemako MS6336 datuen sarrera formatuak I2S hartzen du. Hori dela eta, MS6336ri ahots datuak emateko, beharrezkoa da LM3S8962 GPIO ataka softwarea erabiltzea MS2-k eskatzen duen I6336S datu sarrera formatua simulatzeko. Diseinuan, PA5, PA6 eta PA7 portuak funtzio hori simulatzeko erabiltzen dira. Hiru pinak I2S kanala hautatzeko seinaleari, erlojuaren seinaleari eta datu seinaleari dagozkie hurrenez hurren. Konektatu hiru pin hauek MS2-ren I6336S funtzio pinera.
Ethernet ahots bidezko difusio digitaleko sistemaren erreprodukzio terminalaren hardware egitura 2. irudian agertzen da.
3 Emisio sistemen softwarearen diseinua
Irrati-difusio sistemaren softwarea bi zatitan banatuta dago: difusio sistemaren zerbitzari softwarea eta difusio terminal softwarea.
Diseinu honek ahots datuen erreprodukzioaren denbora errealean antzematen du, beraz, ahots datuen transmisioaren denbora errealean bermatu behar da, baina datuen osotasunerako baldintzak ez dira oso zorrotzak, eta paketeen galera txikiak ez du eraginik izango erreprodukzio efektu orokorra, beraz, sistemaren ahots datuak Transmisioak UDP transmisio modua hartzen du. Aldi berean, sistemak sare lokalean funtzionatzen du eta aldi baterako erabiltzaile gutxi dago. Hori dela eta, IP helbideen esleipen estatikoa erreprodukzio terminalaren softwarea gauzatzea errazteko hartzen da.
3.1 Ahots datuak biltzea, biltegiratzea eta igortzea igorpen sistemaren zerbitzarian
Ahots datuen bilketa maila baxuko WAVE audio API funtzioak erabiliz gauzatzen da. Ahots datuen galera ez eragiteko, diseinuak buffering bikoitza erabiltzen du ahots datuak gordetzeko. Ezarpen prozesua 3. irudian erakusten da.
Grabazio buffer bat beteta dagoenean, sistemak berehala beste grabazio buffer bat bidaltzen dio grabazio gailuari grabatzen jarraitzeko, eta aplikazio programak datuak grabazio buffer osoko datuak irakurri eta prozesatu beharko lituzke. Ondoren, deitu waveInAddBuffer funtzioari bufferra berriro esleitzeko grabazio gailuari birziklatzeko.
Grabazio prozesuan ahots datuak galtzea ekiditeko, ez da nahikoa buffer bikoitza erabiltzea. Gainera, kontuan izan behar da buffer bat beteta dagoenean, aplikazioak bufferreko datuak prozesatuko dituela eta bigarrena Bufferra grabatzeko erabiltzen dela, eta datuak prozesatzeko denbora bigarren bufferra guztiz izateko behar den denbora baino txikiagoa izan behar duela. grabatu, bestela, lehen bufferra ez zaio berriro esleitu grabazio gailuari bigarren bufferra bete ondoren, eta horrek ahots datuak galtzea eragingo du. Ahots seinalearen lagin tasa handia denean, bufferraren tamaina egoki handitzeak arazo hau modu eraginkorrean konpon dezake.
Igorpenaren edukia geroago erabiltzeko gordetzeko, beharrezkoa da igorpenaren edukia WAV fitxategi batean gordetzea. WAV fitxategiek goiburu formatu finkoa dute. Ahots datuak gorde aurretik, WAV fitxategiaren goiburua ezarri behar duzu; bestela, gordetako WAV fitxategia ezin da erreproduzitu. Grabazio bufferra beteta dagoen bakoitzean, lehenik eta behin WAV fitxategiaren amaiera aurkitu eta, ondoren, idatzi fitxategiaren amaieran bildutako datuak txandaka. Igorpen prozesu osoa amaitutakoan, ahots datu guztiak WAV fitxategian gordetzen dira, ahots datuak gordetzeko moduan.
Grabazio bufferra beteta dagoenean, beharrezkoa da bildutako ahots datuak sarearen bidez bidaltzea. Diseinuan, lehenik eta behin Csocket klasea erabili socket bat sortzeko eta, ondoren, bildutako datuak IP pakete batean kapsulatu eta bidali behar dituzu. Diseinu honetako ahots seinalearen laginketa tasa 44.1 kHz da, 16 biteko kanal bikoitza. Ahots datuak galtzea ekiditeko, grabazio bufferraren tamaina 1024B-tan ezartzen da.
3.2 Eskualdeko emisioak gauzatzea
Ethernet ahots bidezko igorpen digitalaren sistemaren aplikazio garrantzitsu bat ez da soilik eremu osoaren igorpena gauzatzea, baizik eta tokiko igorpen funtzioa gauzatzea, hau da, izendatutako terminalera igortzea. Hori dela eta, UDP multicast paketea datuen transmisiorako erabiltzen da ahots IP datu paketeen sareko transmisioan. Datuak igortzeko multicast paketeak erabilita, sare lokalean taldean sartutako terminal guztiek datuak jaso ditzakete, igorpen osoa gauzatuz. Emisio lokalaren funtzioa gauzatzeko, diseinuan ahots datuen aurrean egitura bat gehitzen da, behean agertzen den moduan, eta konfigurazio fitxategi bat erabiltzen da sistemako terminal bakoitzaren IP helbidea gordetzeko.
02 Irrati-difusio sistemaren difusio terminalaren hardwarearen diseinua
Emisio-sistemaren igorpen-terminalaren kontrol-txip nagusiak LuminaryMicro-k emandako LM3S8962 mikrokontroladorea hartzen du. Txip serie hau barneko Ethernet kontroladore duen ARM CortexTM-M3 oinarritutako lehenengo kontrolatzailea da. Industriako Ethernet (IEEE) onartzen duen lehen ARM txipa da eta sareko funtzioak erraz inplementa ditzake.
Audio deskodetzaile txipak MOSAk sortutako MS6336 txipa erabiltzen du. Txipa 16 biteko audio estereo bihurgailu digital-analogiko bat da, eta onartzen diren sarrera digitalen formatuak Right Justifl-ed, Left Justified, I2S dira. MS6336 kontrol interfazeak I2C autobusa hartzen du, interfazea ezartzeko erraza da. DAC zatiak korronte zehatza eta egonkorra du, deskodetzeko metodo simetriko bikainarekin konbinatuta, kalitate handiko audio seinaleak erreproduzitu ditzake.
LM3S8962 kontrol txipa nagusia RJ45 interfazeari konektatzen zaio osagai magnetikoen bidez, eta Ethernetetik ahots datuak jasotzeko erabiltzen da. LM3S8962-k MS6336 audio deskodetzaile txiparentzako kontrol seinaleak eta ahots datuen seinaleak eskaintzen ditu. LM3S8962-k I2C funtzioa onartzen du. PB2 eta PB3 portuek I2C erlojua eta datu seinaleak eskaintzen dituzte hurrenez hurren. Bi pin horiek zuzenean konektatu daitezke MS2ren I6336C funtzioko pinetara, eta tiratze-erresistentzia behar da. LM3S8962-k ez du MS6336-k eskatzen duen datu-sarrera formatua onartzen. Sistemako MS6336 datuen sarrera formatuak I2S hartzen du. Hori dela eta, MS6336ri ahots datuak emateko, beharrezkoa da LM3S8962 GPIO ataka softwarea erabiltzea MS2-k eskatzen duen I6336S datu sarrera formatua simulatzeko. Diseinuan, PA5, PA6 eta PA7 portuak funtzio hori simulatzeko erabiltzen dira. Hiru pinak I2S kanala hautatzeko seinaleari, erlojuaren seinaleari eta datu seinaleari dagozkie hurrenez hurren. Konektatu hiru pin hauek MS2-ren I6336S funtzio pinera.
Ethernet ahots bidezko difusio digitaleko sistemaren erreprodukzio terminalaren hardware egitura 2. irudian agertzen da.
3 Emisio sistemen softwarearen diseinua
Irrati-difusio sistemaren softwarea bi zatitan banatuta dago: difusio sistemaren zerbitzari softwarea eta difusio terminal softwarea.
Diseinu honek ahots datuen erreprodukzioaren denbora errealean antzematen du, beraz, ahots datuen transmisioaren denbora errealean bermatu behar da, baina datuen osotasunerako baldintzak ez dira oso zorrotzak, eta paketeen galera txikiak ez du eraginik izango erreprodukzio efektu orokorra, beraz, sistemaren ahots datuak Transmisioak UDP transmisio modua hartzen du. Aldi berean, sistemak sare lokal batean funtzionatzen du aldi baterako erabiltzaile gutxiagorekin. Hori dela eta, IP helbideen esleipen estatikoa hartzen da erreprodukzio terminalaren softwarea gauzatzea errazteko.
3.1 Ahots datuak biltzea, biltegiratzea eta igortzea igorpen sistemaren zerbitzarian
Ahots datuen bilketa maila baxuko WAVE audio API funtzioak erabiliz gauzatzen da. Ahots datuen galera ez eragiteko, diseinuak buffering bikoitza erabiltzen du ahots datuak gordetzeko. Ezarpen prozesua 3. irudian erakusten da.
Grabazio buffer bat beteta dagoenean, sistemak berehala beste grabazio buffer bat bidaltzen dio grabazio gailuari grabatzen jarraitzeko, eta aplikazio programak datuak grabazio buffer osoko datuak irakurri eta prozesatu beharko lituzke. Ondoren, deitu waveInAddBuffer funtzioari bufferra berriro esleitzeko grabazio gailuari birziklatzeko.
Grabazio prozesuan ahots datuak galtzea ekiditeko, ez da nahikoa buffer bikoitza erabiltzea. Gainera, kontuan izan behar da buffer bat beteta dagoenean, aplikazioak bufferreko datuak prozesatuko dituela eta bigarrena Bufferra grabatzeko erabiltzen dela, eta datuak prozesatzeko denbora bigarren bufferra guztiz izateko behar den denbora baino txikiagoa izan behar duela. grabatu, bestela, lehen bufferra ez zaio berriro esleitu grabazio gailuari bigarren bufferra bete ondoren, eta horrek ahots datuak galtzea eragingo du. Ahots seinalearen lagin tasa handia denean, bufferraren tamaina egoki handitzeak arazo hau modu eraginkorrean konpon dezake.
Igorpenaren edukia geroago erabiltzeko gordetzeko, beharrezkoa da igorpenaren edukia WAV fitxategi batean gordetzea. WAV fitxategiek goiburu formatu finkoa dute. Ahots datuak gorde aurretik, WAV fitxategiaren goiburua ezarri behar duzu; bestela, gordetako WAV fitxategia ezin da erreproduzitu. Grabazio bufferra beteta dagoen bakoitzean, lehenik eta behin WAV fitxategiaren amaiera aurkitu eta, ondoren, idatzi fitxategiaren amaieran bildutako datuak txandaka. Igorpen prozesu osoa amaitutakoan, ahots datu guztiak WAV fitxategian gordetzen dira, ahots datuak gordetzeko moduan.
Grabazio bufferra beteta dagoenean, beharrezkoa da bildutako ahots datuak sarearen bidez bidaltzea. Diseinuan, lehenik eta behin Csocket klasea erabili socket bat sortzeko eta, ondoren, bildutako datuak IP pakete batean kapsulatu eta bidali behar dituzu. Diseinu honetako ahots seinalearen laginketa tasa 44.1 kHz da, 16 biteko kanal bikoitza. Ahots datuak galtzea ekiditeko, grabazio bufferraren tamaina 1024B-tan ezartzen da.
3.2 Eskualdeko emisioak gauzatzea
Ethernet ahots bidezko igorpen digitalaren sistemaren aplikazio garrantzitsu bat ez da soilik eremu osoaren igorpena gauzatzea, baizik eta tokiko igorpen funtzioa gauzatzea, hau da, izendatutako terminalera igortzea. Hori dela eta, UDP multicast paketea datuen transmisiorako erabiltzen da ahots IP datu paketeen sareko transmisioan. Datuak igortzeko multicast paketeak erabilita, sare lokalean taldean sartutako terminal guztiek datuak jaso ditzakete, igorpen osoa gauzatuz. Emisio lokalaren funtzioa gauzatzeko, diseinuan ahots datuen aurrean egitura bat gehitzen da, behean agertzen den moduan, eta konfigurazio fitxategi bat erabiltzen da sistemako terminal bakoitzaren IP helbidea gordetzeko.
STR STRING
{Katea IPNO1;
Katea IPNO2;
...
Katea IPNO9;
IPNO10} katea;
Terminal jakin batzuetan eskualde mailako emisioak egitea beharrezkoa denean, hautatu terminal horien zenbakiak emisio sistemaren zerbitzariaren aldeko panelean (4. irudian agertzen den moduan). Une honetan, hautatutako terminalaren IP helbidea konfigurazio fitxategitik irakurtzen da eta egituran dagokion aldagaiari esleitzen zaio. Terminalak IP multicast pakete bat jasotzen duenean, lehenik eta behin epaitzen du egiturak bere IP helbidearen aldagai bera duen, baldin badago, orduan datuak jaso eta erreproduzitzen dira; hala ez bada, datuak baztertu egiten dira, horrela Broadcast eremua konturatzen da. funtzioa. Multidifusio taldean sartzeko edo uzteko erreprodukzio terminala kontrolatzeko kontrol seinalea erabiltzeko metodoarekin edo eskualdeko emisio funtzioa ezartzeko mapping taula konplexu bat dinamikoki mantentzeko. Metodo honek ez du erreprodukzio terminala modu interaktiboan kontrolatu behar emisio bakoitzaren aurretik, ezta terminalaren egoera dinamikoki jarraitzeko ere. Terminalak dagokion IP helbidea konfigurazio fitxategian idatzi behar du terminalak sistemarekin lehenengo aldiz sartzen denean. Funtzioa ezartzeko erraza da.
3.3 Irrati difusioko terminalen softwarea gauzatzea
Igorpen-sistemaren igorpen-terminala bi zatitan banatzen da konturatzeko, audio-datuak jasotzen dituen zatia ahots-datuak jasotzeko eta gordetzeko eta birbidaltzeko erabiltzen da eta audio-deskodetzaileak D / A bihurtzea eta ahots-seinalearen erreprodukzioa gauzatzen ditu. Audio datuak jasotzen dituen zatiak Socket programazioa hartzen du Ethernetetik ahots datuak jasotzeko. Ahots datuen paketea jaso ondoren, lehenik eta behin datu paketea berez den ala ez erabaki behar du. Terminalak IP paketeko egitura STRING egiturako kide aldagaia bere IP helbidearekin alderatzen du eta kideen aldagai batek bere IP helbidearen berdina bada, datuak paketean gordetzen ditu, bestela baztertu egingo ditu.
Ahots datuak ilara zirkularrean jaso eta gordetzen dira. UDP datuen transmisioaren nahastea dela eta, ahots datuen paketeak ordenatu behar dira ahots datuak ahots datuen muturrean jaso ondoren, ahots datuen prozesamendu sekuentziala eta zaharberritze zuzena Ahots seinalea ziurtatzeko. Aldi berean, sareko jitterra ekiditeko, datuak ilara zirkularrean gutxienez 5 pakete daudenean prozesatzen dira.
Diseinuan MS6336 datuen sarrera formatuak I2S formatua hartzen du. LM3S8962-k datu formatu hau onartzen ez duenez, software simulazioa egiten da I2S funtzioa GPIO ataka bidez gauzatzeko. Ahots seinalea erabat berreskuratzeko, I2S seinalearen denbora zorrotza eta zehatza dela ziurtatu behar da, eta maila altu eta baxuen arteko bihurketa atzerapen programa batek gauzatzen duela. I2S denboraren diagrama 5. irudian agertzen da.
Emisio sistemaren emisio terminalaren erlojuaren maiztasuna 40 MHz da, eta datu bit bakoitza bidaltzeko denbora 600 ns da laginketa abiaduratik kalkulatuta. LM3S8962-k ahots-datuak eskaintzen dizkio MS6336ri, eta serieko transmisioa egiten du GPIO ataka bidez, laginketa-puntuaren arabera. Laginketa puntu bakoitzak lau byte ditu, eta laginketa puntu baten datuak bidaltzeko prozesua 6. irudian agertzen da.
4 Emaitzen analisia
Sistemak Ethernet bidez transmititutako ahots datuen paketearen tamaina 1024B da. Sareko jitterra ekiditeko, terminalak 5 datu pakete jasotzean emititzen hasten da. Igorpenaren atzerapen denbora 30 ms ingurukoa da, eta horrek adierazle funtzionalak betetzen ditu. Zerbitzariaren aldetik aldi berean 10 emisio terminalen lana kontrola dezake. Zerbitzariaren aldetik dagokion terminal zenbakia hautatuta, emisio sistemaren eremu osoko eta tokiko emisio funtzioak arrakastaz gauzatu daitezke.
5 Ondorioa
Benetako beharretatik abiatuta, Ethernet ahots bidezko difusio sistema digitala diseinatu eta ezartzen dugu. Emaitza esperimentalek erakusten dute sistemaren erreprodukzio terminalak erabakitzen duela ahots bidezko igorpena burutzea eskualdeko igorpena gauzatzeko modu erraz eta eraginkorra dela ahots seinaleen emisio globala eta eskualdeko igorpena gauzatzeko. Sistema erreproduzitzailearen terminalak GPIO ataka softwarearen simulazioa hartzen du I2S funtzioa gauzatzeko, I2S denboraren zehaztasunaz jabetzeko, ahots seinalearen datuen transmisioa osatzeko eta ahots seinalearen denbora errealean emititzeko. Diseinuaren egitura arrazoizkoa da, eta erraz antzeman dezake funtzioen hedapena, hala nola, denboraren igorpena, musika erreproduzitzea, urruneko kudeaketa, denbora errealean kontrolatzea, etab. Diseinu honek garrantzi praktiko garrantzitsua du eta Ethernet difusio konplexu eta konplexuak konpontzeko oinarriak eskaintzen ditu. sistemak.
Gure beste produktu:
