研究论文-基于ARM的网络对讲系统的设计.pdf

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ARM是一种16/32位低功耗高性能微处理器,能运行实时多任务的32位Windows CE操作系统.基于ARM/Windows CE的嵌入式系统已广泛应用于许多不同的领域.介绍了基于ARM的嵌入式系统在网络语音通信中的应用,以及如何为Windows CE建立开发平台和设计基于ARM11微处理器Windows CE嵌入式操作系统的应用开发.系统终端使用DM9000网络芯片实现网络信号的传输,采用WM9714实现语音信号的采集和编码,设计了以ARM11嵌入式系统为终端的网络语音对讲系统,并且提供了友好的用户操作界面.
62 应 用 科技 第38卷 3)利用SD卡下载安装内核镜像文件到ARM 3软件设计 模块的 Nand flash.内核烧写完成后,ARM模块从 系统的软件部分主要包括ARM11模块启动引 Nand flash启动即可运行 Windows CE6.0操作系统 导程序( Boot loader)、DM90网卡与AC97音频驱32网络语音对讲应用程序设计 动程序、 Windows ce6.0嵌入式操作系统的剪裁 系统在 visual studio2005(vs2005)环境下开 和移植以及网络对讲用户应用程序图4为软件设发网络语音用户软件,设计将运用S2005中的M 计架构图.系统软件部分主要为 Windows ce60系 rosoft visual c++进行程序设计应用程序中将调 统剪裁与网络语音用户应用程序的设计终端在用 Window CE操作系统音频输入输出接口和网络 Windows CE6.0操作系统平台上编写网络语音对接口实现网络实时语音对讲其软件设计流程如图 讲应用程序,其包括音频信号的采集与播放以及网5所示 络数据传输与接收程序设计.用户应用程序通过 系统初始化 UDP与音频初始化 Windows ce操作系统来管理系统硬件资源,调用音 频驱动和网卡驱动来控制WM9714和DM9000的数 创建发送与接收线焊 据读写,实现语音的网络通信 刚终对讲应用程序 等待音频采 等待UDP接妾 windows C上操作系统 耒缓冲区满 收妄数据 BSP板级支持包 DALM适配因音頻、网卡 缓冲区满 缓沖风满 Boot loader 等驱动程 发送音频效据 接收音頻数据 系统硬件 到UDP接收站 到音频设备播放 图4系统软件架构 3.1嵌入式操作系统移植 用户退出 设计采用 Windows CE6.0作为ARM模块的嵌 入式操作系统 Windows ce操作系统的开发环境为 释放音颗、UDP Platform builder60(PB6),PB6可以构建 Windows CE嵌入式操作系统,并进行剪裁,得到需要的内核 镜像.操作系统移植的主要步骤如下 图5系统软件流程 1)安装BSP.BSP是连接操作系统与硬件改备3.2.1音频采集与播放程序设计 在音频采集与播放程序的设计中,由于采用的 的纽带.定制操作系统,需要把相应硬件系统的 是 Windows ce嵌入式操作系统,微软为 Windows系 Windows CE BSP包安装到PB6中,设计的BSP包中 统提供的一些高级音频函数在嵌入式操作系统中无 包含」DM9000树卡驱动、WM9714声卡驱动以及 法实现,所以终端采用低级音频API函数 Wavell和 LCD触摸屏驱动等 WaveOut来实现音频输人输出工作.音频输入输出 2)定制 Windows ce内核在定制内核时,要为 主要函数及其处理步骤如下 设备添加中文支持、USB支持,以方便用户操作界面 1)音频采集、播放初始化 显示和调试∴由于设计的应用程序要用到MFC(m WAⅤ EFORMATEX wf; crosoft foundation classes),所以内核中还需添加 wf. wFormatTag =WAVE-FORMAT- PCM MFC支持设置完成后编译项目文件,即可生成 Windows CE内核镜像文件 wf. nSamplesPerSec =8000; 第9期 朱剑,等:基于ARM的网络对讲系统的设计 63 if nAvg BytesPerSec =8000 *s I ** 16/8 放音频设备对象 wf.nBlockAlign =16* 1 /8 3.2.2网络通信程序设计 wf. wBitsPerSample =16 在ARM系统中通常采用的是TCP/P协议来 进行网络通讯.在TCP/P协议的传输层协议包 wavelnOpen(0, WAVE MAPPER,&wt,0,0,括面向连接的TCP(传输控制协议)和面向非连接 WAVE_FORMAT_QUERY) 的UDP(用户数据报协议).在设计中,网络通讯中 waveOutOpen(0,WAVE⊥ MAPPER,&wf,0,0,传输的为音频数据,需要很高的实时性来保证语音 WAVE__FORMAT_QUERY) 通话流畅.LDP传输方式的实时性优于TCP传输方 音频采集与播放初始化都设置为:音频格式采式,根据设计需要,UDP传输数据的方式能保证传 用 WAVE FORMAT PCM即未压缩的音频格式,声输性能,虽然UDP传输中可能有误码,但这一般 道数为1,每秒采样数位为8000,每秒采样值的位不会影响用户的通话以下为UDP网络程序主要函 数为16.音频初始化中还需要建立音频数据缓冲区.数及其处理步骤 2)语音的录制与播放 1)UDP网络通讯初始化 语音采集程序将语音信号采集到音频数据缓冲 DWORD Result 区8,当录音缓冲区满时将调用函数: Udp. Open(p, local_port, client_ip, client_port); void On RecAndSend char data, int len 此函数可以初始化UDP网络通讯,设置绑定本 DWORD userdata) 地P端口号,设置接收端PP地址和端口号.UDP的 初始化过程包括加载 winsock套接字动态链接库, memcpy( pin, buffer, len) 创建UDP套接字,绑定本地地址等 m_ Myudp SendData(vin, len); 2)UDP通讯的数据接收与发送 UDP通讯将创建一个独立的线程,用来等待树 此函数是将录音缓冲区len字节大小音频数据络中发生过来的语音数据,其函数为 用UDP网络发送出去 UINT Rey Thread(LPVOID lparam) 当UDP网络接收缓冲区满时,将调用函数: 接收数据的主要函数为: void OnUdpRev( cwnd s pWnd, char* buf, int recvfrom( pSocket-> UDPSocket, Buf, size, 0 Len, sockaddr s addr) (SOCKADDR *)&tmpAddr, &tmpRecLen UDP数据发送数将在录音缓冲区满时调用, vOut-> Play(buf, nLen) 其函数为 bool SendData( const char buf, int len 此函数是将UDP网络音频接收缓冲区的nlen 了节数据发送到音频设备播放 sendto( m_SocketUDP, data, length, 0, aockaddr 3)音频采集与播放的退出 **)& client Addr, sizeof ( client Ad)) void Stopwave O retun true yOut-> Stop Play() 此函数可以将长度为 length字节的数据发送到 vIn->StopRec() IP地址为 client的接收端 delete vout 4结束语 delete vin; 经过调试与测试,系统终端在局域网网络中通 此函数是停止音频设备的录音和播放工作,释信正常,语音通话效果良好、噪音小、抗十扰性强,并 应 用 科 技 第38卷 可以即插即用.系统为在局域网中接入便携式网络[4]肖军基于ARM的嵌入式TCP/P协议的实现J现代 对讲器提供了一个有效的实用的解决方案随着网 电子技术,2009,32(2):4547. 络的普及这种嵌入式系统终端将会得到应用基于[5]吴平基于嵌入式以太网的语音通讯系统设计[J]计算 Windows CE嵌入式操作系统的设计,将为以后开发 机工程与应用,2006,42(16):16316 网络便携式多媒体接入设备提供良好的支持,便于6]韩超,王可人基于DM900的嵌入式系统的网络接口的 更多网络功能的扩展,在进一步的研究中,系统可以 设计与实现[J].工业控制计算机,2007,20(4):17-8 [刀]胡军辉,王友钊. Windows CE设备驱动程序开发[J].计 加人音视频多媒体功能以及其他辅助功能 算机工程,2006,32(16):4143. 参考文献: [8]孙卫防,张华忠实时语音传输中的语音缓冲区设计 [J].计算机工程与应用,2004,40(10):99-100 [李岸,许雪梅郭巧云,等基于ABM1l的视频实时传输[9]白瑞林,吴广寐嵌入式TPP协议栈多线程应用的实 系统[J].计算机系统应用,2010,19(11):15-18,42. 现[J计算机工程,2006,32(18):8486 [2]廖焕柱方康玲,曹晶基于S3410和 Wince6.0的12[10张志相,袁涛基于TP协议的语音传输的性能分析 导联心电图机设计[J].计算机应用,2010,30(51) [J].计算机工程与应用,2005,41(18):122-126 331333 [3]杨春顺.基于FFGA和ARM的谙音采集终端的实现 [J].计算机与数字T程,2009,37(6):163-166

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