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

本文給出一種嵌入式以太網(wǎng)數(shù)字語(yǔ)音廣播系統(tǒng)解決方案，能夠較簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)廣播系統(tǒng)的區(qū)域廣播功能。該系統(tǒng)基于ARM架構(gòu)，采用系統(tǒng)播放終端仲裁的方法控制區(qū)域廣播的實(shí)現(xiàn)，廣播內(nèi)容能夠同步播放和保存。

以太網(wǎng)數(shù)字語(yǔ)音廣播系統(tǒng)主要是指以以太網(wǎng)為傳播介質(zhì)提供音頻服務(wù)的廣播系統(tǒng)，可以很好地利用以太網(wǎng)解決語(yǔ)音信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸難題。允許設(shè)計(jì)者創(chuàng)建大型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)以千路的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)在以太網(wǎng)上傳輸，充分利用了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，避免重復(fù)架設(shè)線路的麻煩，實(shí)現(xiàn)了廣播與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)合一，徹底解決了傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)存在的音質(zhì)不佳、容易受干擾、維護(hù)管理復(fù)雜以及互動(dòng)性差等問(wèn)題。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)選擇全部、部分或特定區(qū)域進(jìn)行定向分組廣播，突破了傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)只能對(duì)全部區(qū)域進(jìn)行公共廣播的局限?，F(xiàn)有的以太網(wǎng)數(shù)字語(yǔ)音廣播系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)區(qū)域廣播功能上大都采用控制信號(hào)控制播放終端加入或者離開組播組的方式實(shí)現(xiàn)，需要在實(shí)現(xiàn)廣播之前發(fā)送控制信號(hào)使終端加入組播組然后才能實(shí)現(xiàn)廣播，或者在服務(wù)器端建立一張復(fù)雜的映射表來(lái)維護(hù)播放終端的狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)區(qū)域廣播，功能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。

　　1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)采用C／S結(jié)構(gòu)，由廣播系統(tǒng)服務(wù)器端與廣播系統(tǒng)播放終端兩部分組成，如圖1所示。

　　廣播系統(tǒng)服務(wù)器端在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)由VC++實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音信號(hào)采集、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某绦?。該部分通過(guò)麥克風(fēng)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采集存儲(chǔ)，然后將語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過(guò)UDP的方式傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。

　　廣播系統(tǒng)播放終端為基于LM3S8962的嵌入式終端，實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)上接收發(fā)送給它的IP語(yǔ)音數(shù)據(jù)包，并由音頻解碼芯片MS6336完成語(yǔ)音數(shù)據(jù)的數(shù)／模轉(zhuǎn)換及播放。

　　2 廣播系統(tǒng)播放終端硬件設(shè)計(jì)

　　廣播系統(tǒng)播放終端主控制芯片采用LuminaryMicro公司所提供的微控制器LM3S8962。該系列芯片是首款基于ARM CortexTM-M3的控制器，內(nèi)部集成以太網(wǎng)控制器，是業(yè)界首款支持工業(yè)以太網(wǎng)(IEEE)的ARM芯片，可以方便地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。

　　音頻解碼芯片采用MOSA公司生產(chǎn)的MS6336芯片。該芯片是一款16位立體聲音頻數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，支持的數(shù)字輸入格式有Right Justifl-ed，Left Justified，I2S。MS6336控制接口采用I2C總線，接口容易設(shè)定。DAC部分具有精確穩(wěn)定的電流量，結(jié)合極好的對(duì)稱譯碼方式，能夠重現(xiàn)出高質(zhì)量的音頻信號(hào)。

　　主控制芯片LM3S8962通過(guò)磁性元件與RJ45接口相連，用于從以太網(wǎng)上接收語(yǔ)音數(shù)據(jù)。LM3S8962為音頻解碼芯片MS6336提供控制信號(hào)和語(yǔ)音數(shù)據(jù)信號(hào)。LM3S8962支持I2C功能，PB2和PB3口分別提供了I2C的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)，可以將這兩個(gè)引腳和MS6336的I2C功能引腳直接相連，并且需要加上拉電阻。LM3S8962不支持MS6336需要的數(shù)據(jù)輸入格式，系統(tǒng)中MS6336的數(shù)據(jù)輸入格式采用I2S，所以要給MS6336提供語(yǔ)音數(shù)據(jù)，需要采用LM3S8962的GPIO口軟件模擬實(shí)現(xiàn)MS6336需要的I2S數(shù)據(jù)輸入格式。在設(shè)計(jì)中采用PA5，PA6，PA7口來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)該功能。三個(gè)引腳分別對(duì)應(yīng)I2S的聲道選擇信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，將這三個(gè)引腳和MS6336的I2S功能引腳相連。

　　以太網(wǎng)數(shù)字語(yǔ)音廣播系統(tǒng)播放終端硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。