基于嵌入式的以太網(wǎng)數字語(yǔ)音廣播系統設計

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

以太網(wǎng)數字語(yǔ)音廣播系統主要是指以以太網(wǎng)為傳播介質(zhì)提供音頻服務(wù)的廣播系統，可以很好地利用以太網(wǎng)解決語(yǔ)音信號遠距離傳輸難題。允許設計者創(chuàng )建大型網(wǎng)絡(luò )結構來(lái)實(shí)現數以千路的數字語(yǔ)音信號在以太網(wǎng)上傳輸，充分利用了現有網(wǎng)絡(luò )資源，避免重復架設線(xiàn)路的麻煩，實(shí)現了廣播與計算機網(wǎng)絡(luò )的多網(wǎng)合一，徹底解決了傳統廣播系統存在的音質(zhì)不佳、容易受干擾、維護管理復雜以及互動(dòng)性差等問(wèn)題。同時(shí)可以實(shí)現選擇全部、部分或特定區域進(jìn)行定向分組廣播，突破了傳統廣播系統只能對全部區域進(jìn)行公共廣播的局限?，F有的以太網(wǎng)數字語(yǔ)音廣播系統在實(shí)現區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(kāi)組播組的方式實(shí)現，需要在實(shí)現廣播之前發(fā)送控制信號使終端加入組播組然后才能實(shí)現廣播，或者在服務(wù)器端建立一張復雜的映射表來(lái)維護播放終端的狀態(tài)以實(shí)現區域廣播，功能實(shí)現較為復雜。

　　1 結構設計

　　該系統采用C／S結構，由廣播系統服務(wù)器端與廣播系統播放終端兩部分組成，如圖1所示。

　　廣播系統服務(wù)器端在PC機上實(shí)現，是一個(gè)由VC++實(shí)現的語(yǔ)音信號采集、存儲、網(wǎng)絡(luò )傳輸的程序。該部分通過(guò)麥克風(fēng)對語(yǔ)音信號進(jìn)行采集存儲，然后將語(yǔ)音數據通過(guò)UDP的方式傳輸到以太網(wǎng)上，實(shí)現語(yǔ)音數據的網(wǎng)絡(luò )傳輸功能。

　　廣播系統播放終端為基于LM3S8962的嵌入式終端，實(shí)現從以太網(wǎng)上接收發(fā)送給它的IP語(yǔ)音數據包，并由音頻解碼芯片MS6336完成語(yǔ)音數據的數／模轉換及播放。

　　2 廣播系統播放終端硬件設計

　　廣播系統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位立體聲音頻數字模擬轉換器，支持的數字輸入格式有Right Justifl-ed，Left Justified，I2S。MS6336控制接口采用I2C總線(xiàn)，接口容易設定。DAC部分具有精確穩定的電流量，結合極好的對稱(chēng)譯碼方式，能夠重現出高質(zhì)量的音頻信號。

　　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)音數據。LM3S8962為音頻解碼芯片MS6336提供控制信號和語(yǔ)音數據信號。LM3S8962支持I2C功能，PB2和PB3口分別提供了I2C的時(shí)鐘和數據信號，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需要的數據輸入格式，系統中MS6336的數據輸入格式采用I2S，所以要給MS6336提供語(yǔ)音數據，需要采用LM3S8962的GPIO口軟件模擬實(shí)現MS6336需要的I2S數據輸入格式。在設計中采用PA5，PA6，PA7口來(lái)模擬實(shí)現該功能。三個(gè)引腳分別對應I2S的聲道選擇信號、時(shí)鐘信號和數據信號，將這三個(gè)引腳和MS6336的I2S功能引腳相連。

　　以太網(wǎng)數字語(yǔ)音廣播系統播放終端硬件結構如圖2所示。