广播系统服务器端在PC机上实现,是一个由VC++实现的语音信号采集、存储、网络传输的程序。该部分通过麦克风对语音信号进行采集存储,然后将语音数据通过UDP的方式传输到以太网上,实现语音数据的网络传输功能。
广播系统播放终端为基于LM3S8962的嵌入式终端,实现从以太网上接收发送给它的IP语音数据包,并由音频解码芯片MS6336完成语音数据的数/模转换及播放。
2 广播系统播放终端硬件设计
广播系统播放终端主控制芯片采用LuminaryMicro公司所提供的微控制器LM3S8962。该系列芯片是首款基于ARM CortexTM-M3的控制器,内部集成以太网控制器,是业界首款支持工业以太网(IEEE)的ARM芯片,可以方便地实现网络功能。
音频解码芯片采用MOSA公司生产的MS6336芯片。该芯片是一款16位立体声音频数字模拟转换器,支持的数字输入格式有Right Justifl-ed,Left Justified,I2S。MS6336控制接口采用I2C总线,接口容易设定。DAC部分具有精确稳定的电流量,结合极好的对称译码方式,能够重现出高质量的音频信号。
主控制芯片LM3S8962通过磁性元件与RJ45接口相连,用于从以太网上接收语音数据。LM3S8962为音频解码芯片MS6336提供控制信号和语音数据信号。LM3S8962支持I2C功能,PB2和PB3口分别提供了I2C的时钟和数据信号,可以将这两个引脚和MS6336的I2C功能引脚直接相连,并且需要加上拉电阻。LM3S8962不支持MS6336需要的数据输入格式,系统中MS6336的数据输入格式采用I2S,所以要给MS6336提供语音数据,需要采用LM3S8962的GPIO口软件模拟实现MS6336需要的I2S数据输入格式。在设计中采用PA5,PA6,PA7口来模拟实现该功能。三个引脚分别对应I2S的声道选择信号、时钟信号和数据信号,将这三个引脚和MS6336的I2S功能引脚相连。
以太网数字语音广播系统播放终端硬件结构如图2所示。
3 广播系统软件设计
广播系统软件分为广播系统服务器端软件和播放终端软件两部分。
该设计实现语音数据的实时播放,所以要求语音数据传输的实时性得到保障,而对于数据的完整性要求不是太严格,少量的丢包也不会影响整体的播放效果,所以该系统的语音数据传输采用UDP传输方式,同时本系统工作在局域网内,临时用户较少,故采用IP地址静态分配,简化播放终端软件部分的实现。
3.1 广播系统服务器端语音数据的采集、存储与发送
语音数据的采集利用低层WAVE音频API函数实现,为了不造成语音数据的丢失,该设计利用双缓冲来存储语音数据,实现流程如图3所示。
当一个录音缓冲区满时,系统立刻将另一个录音缓冲区发送给录音设备继续录音,而应用程序此时要读取已经录音满的缓冲区中的数据,并进行处理。然后调用waveInAddBuffer函数将该缓冲区重新赋给录音设备,循环利用。