基于嵌入式的以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(tǒng)設(shè)計

本文給出一種嵌入式以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(tǒng)解決方案，能夠較簡單地實現(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)域廣播的實現(xiàn)，廣播內(nèi)容能夠同步播放和保存。

以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(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)解決語音信號遠距離傳輸難題。允許設(shè)計者創(chuàng)建大型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)數(shù)以千路的數(shù)字語音信號在以太網(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，實現(xiàn)了廣播與計算機網(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、維護管理復(fù)雜以及互動性差等問題。同時可以實現(xiàn)選擇全部、部分或特定區(qū)域進行定向分組廣播，突破了傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)只能對全部區(qū)域進行公共廣播的局限?，F(xiàn)有的以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(tǒng)在實現(xiàn)區(qū)域廣播功能上大都采用控制信號控制播放終端加入或者離開組播組的方式實現(xiàn)，需要在實現(xiàn)廣播之前發(fā)送控制信號使終端加入組播組然后才能實現(xiàn)廣播，或者在服務(wù)器端建立一張復(fù)雜的映射表來維護播放終端的狀態(tài)以實現(xiàn)區(qū)域廣播，功能實現(xiàn)較為復(fù)雜。

　　1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　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機上實現(xiàn)，是一個由VC++實現(xiàn)的語音信號采集、存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某绦?。該部分通過麥克風(fēng)對語音信號進行采集存儲，然后將語音數(shù)據(jù)通過UDP的方式傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)上，實現(xiàn)語音數(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，實現(xiàn)從以太網(wǎng)上接收發(fā)送給它的IP語音數(shù)據(jù)包，并由音頻解碼芯片MS6336完成語音數(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

　　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)合極好的對稱譯碼方式，能夠重現(xiàn)出高質(zhì)量的音頻信號。

　　主控制芯片LM3S8962通過磁性元件與RJ45接口相連，用于從以太網(wǎng)上接收語音數(shù)據(jù)。LM3S8962為音頻解碼芯片MS6336提供控制信號和語音數(shù)據(jù)信號。LM3S8962支持I2C功能，PB2和PB3口分別提供了I2C的時鐘和數(shù)據(jù)信號，可以將這兩個引腳和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提供語音數(shù)據(jù)，需要采用LM3S8962的GPIO口軟件模擬實現(xiàn)MS6336需要的I2S數(shù)據(jù)輸入格式。在設(shè)計中采用PA5，PA6，PA7口來模擬實現(xiàn)該功能。三個引腳分別對應(yīng)I2S的聲道選擇信號、時鐘信號和數(shù)據(jù)信號，將這三個引腳和MS6336的I2S功能引腳相連。

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