OMAP5912的嵌入式無線組播通信設(shè)計

摘要：提出一種便攜式的無線通信系統(tǒng)，它采用OMAP5912作為系統(tǒng)中央處理器，利用Wi-Fi模塊組建Ad-Hoe無線網(wǎng)絡(luò)，采用G729a編解碼傳輸語音信息，并利用混音技術(shù)實現(xiàn)多方通話功能。測試表明，該系統(tǒng)不需要專用基站，可隨時隨地實現(xiàn)實時語音通信，適合應(yīng)急通信等無線應(yīng)用場合。
關(guān)鍵詞：無線通信；嵌入式系統(tǒng)；語音編解碼；Wi-Fi

引言
當(dāng)前移動電話以方便、快捷的通話特點已經(jīng)成為人們的日常生活品之一。然而，它需要基站支持。如果處于基站覆蓋區(qū)外，用戶就很難進(jìn)行通信。并且它一般只適合兩個用戶之間通信，這難以適用于應(yīng)急通信或臨時會議等應(yīng)用場合。針對這一問題，本文提出一種采用Wi-Fi(Wireless Fidelity，無線保真)傳輸技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)。它利用Ad-Hoc進(jìn)行自組織組網(wǎng)，實現(xiàn)多人同時進(jìn)行通話的目的。該系統(tǒng)不需要專用基站，從而解決移動電話需要專網(wǎng)的不足。

1 系統(tǒng)設(shè)計思想
無線多方通話系統(tǒng)是指在同一個系統(tǒng)中允許多人同時進(jìn)行對話，它不同于常規(guī)對講機(jī)。對講機(jī)只能實現(xiàn)半雙工通信，即發(fā)起方在說話時，聽不到其他人的語音。通信雙方時常因為搶話而難以順利溝通。如果多人同時搶話，將造成系統(tǒng)無法正常通信。
為了實現(xiàn)無線多方通話，需要解決兩個關(guān)鍵問題：無線局域網(wǎng)的建立、系統(tǒng)語音通信的方法。無線局域網(wǎng)可以采用基于AP方式的組網(wǎng)和基于Ad-Hoc方式的組網(wǎng)?；贏P方式的組網(wǎng)需要選擇一個中心節(jié)點，它負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)和處理下面各成員之間的語音信息。然而，如果該節(jié)點失效，整個網(wǎng)絡(luò)就會癱瘓，而基于Ad-Hoc方式的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各用戶地位均等，各用戶在彼此覆蓋范圍可以建立對等的通信關(guān)系直接通信。考慮到系統(tǒng)的便攜性和實用性，系統(tǒng)采用基于Ad-Hoc方式進(jìn)行無線組網(wǎng)。
在建立無線局域網(wǎng)后，可以采用RTP協(xié)議實現(xiàn)簡單的點對點語音通話。為了實現(xiàn)多方話務(wù)系統(tǒng)，還需要采用組播方式。由于無線局域網(wǎng)的有效帶寬有限，為了容納更多的用戶，需要采用合適的語音編解碼算法以降低各自帶寬的需求。語音編碼一般分為三種類型：波形編碼、參數(shù)編碼和波形參數(shù)混合編碼。波形編碼的語音自然度高，但是壓縮效率比較差，常在32 kbps以上。參數(shù)編碼特點是語音壓縮效率高，但是自然度比較差，能夠在極低速率進(jìn)行編碼。而波形參數(shù)混合編碼結(jié)合了以上兩者的長處，代表算法有G．723、G．729等，能在4～16 kbps的速率上進(jìn)行高質(zhì)量的語音合成。考慮到算法的復(fù)雜度和對語音的需求，這里選用適合嵌入式應(yīng)用的G729a算法。接收方接收到多個用戶的語音信息后先進(jìn)行相應(yīng)的語音解碼，然后采取混音技術(shù)實現(xiàn)實時接聽多人話音。
考慮到系統(tǒng)的便攜性以及系統(tǒng)開發(fā)的難易程度，選擇Linux2．6操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺，以TI的OMAP5912作為中央處理器，利用無線網(wǎng)卡組建Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，利用Qt技術(shù)實現(xiàn)圖形界面顯示和系統(tǒng)控制。最終完成在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行多方話務(wù)通信的功能。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該無線局域網(wǎng)內(nèi)有N個用戶，其中N的取值范圍為[2，253]。每個用戶的系統(tǒng)架構(gòu)相同，它包括語音采集／播放模塊、觸摸屏、無線網(wǎng)卡、中央處理單元和電源模塊。