嵌入式以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(tǒng)技術設計

　　3 廣播系統(tǒng)軟件設計

　　廣播系統(tǒng)軟件分為廣播系統(tǒng)服務器端軟件和播放終端軟件兩部分。

　　該設計實現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的實時播放，所以要求語音數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性得到保障，而對于數(shù)據(jù)的完整性要求不是太嚴格，少量的丟包也不會影響整體的播放效果，所以該系統(tǒng)的語音數(shù)據(jù)傳輸采用UDP傳輸方式，同時本系統(tǒng)工作在局域網(wǎng)內，臨時用戶較少，故采用IP地址靜態(tài)分配，簡化播放終端軟件部分的實現(xiàn)。

　　3．1 廣播系統(tǒng)服務器端語音數(shù)據(jù)的采集、存儲與發(fā)送

　　語音數(shù)據(jù)的采集利用低層WAVE音頻API函數(shù)實現(xiàn)，為了不造成語音數(shù)據(jù)的丟失，該設計利用雙緩沖來存儲語音數(shù)據(jù)，實現(xiàn)流程如圖3所示。

　　當一個錄音緩沖區(qū)滿時，系統(tǒng)立刻將另一個錄音緩沖區(qū)發(fā)送給錄音設備繼續(xù)錄音，而應用程序此時要讀取已經(jīng)錄音滿的緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，并進行處理。然后調用waveInAddBuffer函數(shù)將該緩沖區(qū)重新賦給錄音設備，循環(huán)利用。

　　為了防止錄音過程中語音數(shù)據(jù)的丟失，只是簡單地利用雙緩沖是不夠的，還要注意的一點是，當一個緩沖區(qū)錄音滿以后，應用程序對該緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進行處理，同時第二個緩沖區(qū)用于錄音，數(shù)據(jù)處理的時間一定要小于第二個緩沖區(qū)錄音滿需要的時間，否則在第二個緩沖區(qū)錄音滿以后第一個緩沖區(qū)還沒有重新賦給錄音設備，就會造成語音數(shù)據(jù)的丟失。當語音信號采樣率大的時候適當增加緩沖區(qū)的大小，可以有效地解決這個問題。

　　為了將廣播的內容進行保存以備后需，需要將廣播內容保存在一個WAV文件中。WAV文件具有固定的頭格式，在保存語音數(shù)據(jù)之前，需要先將WAV文件的頭部設定好，否則保存的WAV文件無法播放。在每一次錄音緩沖區(qū)滿時，首先找到WAV文件的結尾處，然后將采集到的數(shù)據(jù)依次寫在文件尾部。當整個廣播過程結束時，所有的語音數(shù)據(jù)都被保存在了WAV文件中，實現(xiàn)了語音數(shù)據(jù)的存儲。

　　當一個錄音緩沖區(qū)滿后，這時就需要將已經(jīng)采集到的語音數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)送出去。在設計中首先利用Csocket類創(chuàng)建一個套接字，接下來只需要將采集到的數(shù)據(jù)封裝成IP包發(fā)送出去。該設計中語音信號的采樣率為44．1 kHz，16位雙聲道。為了避免語音數(shù)據(jù)丟失，錄音緩沖區(qū)的大小設定為1024B。

　　3．2 區(qū)域廣播的實現(xiàn)

　　以太網(wǎng)數(shù)字語音廣播系統(tǒng)的一個重要應用就是不僅可以實現(xiàn)全區(qū)廣播，同時可以實現(xiàn)局域廣播功能，即對指定的終端進行廣播。因此，在語音IP數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡傳輸中采用UDP組播包的形式進行數(shù)據(jù)傳輸。采用組播包傳輸數(shù)據(jù)，在局域網(wǎng)內所有包含在該組中的終端都可以接收到數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全區(qū)廣播。為了實現(xiàn)局域廣播功能，該設計中在語音數(shù)據(jù)前面添加了一個結構體，如下所示，同時還有一個配置文件用于存儲系統(tǒng)各終端的IP地址。

　　struct STRING

　　{String IPNO1;

　　String IPNO2;

　　…

　　String IPNO9;

　　String IPNO10};

　　當需要對某幾個終端進行區(qū)域廣播時，在廣播系統(tǒng)服務器端的面板上(如圖4所示)將這幾個終端對應的編號選上。這時就將被選中終端的IP地址從配置文件中讀出并賦給該結構體中對應的變量。當終端接收到IP組播包時，首先判斷該結構體是否有和自己的IP地址相同的變量，如果有，則進行數(shù)據(jù)的接收播放，如果沒有則對數(shù)據(jù)進行丟棄處理，這樣就實現(xiàn)了區(qū)域廣播功能。相對于采用控制信號控制播放終端加入或者離開組播組，或者通過動態(tài)維護復雜的映射表以實現(xiàn)區(qū)域廣播功能的方法。該方法不需要在每次廣播之前對播放終端進行交互控制，也不需要動態(tài)跟蹤終端狀態(tài)，只需要在終端第一次加入系統(tǒng)時將終端對應的IP地址寫入配置文件即可，功能實現(xiàn)簡單。

　　3．3 廣播系統(tǒng)播放終端軟件的實現(xiàn)

　　廣播系統(tǒng)播放終端分為兩個部分來實現(xiàn)，音頻數(shù)據(jù)接收部分用于接收語音數(shù)據(jù)并進行存儲轉發(fā)，音頻解碼器實現(xiàn)語音信號的D／A轉換并播放。音頻數(shù)據(jù)接收部分采用Socket編程實現(xiàn)從以太網(wǎng)上接收語音數(shù)據(jù)，在接收到語音數(shù)據(jù)包以后，首先要對數(shù)據(jù)包進行判斷，是否是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包。終端通過將IP包中結構體struct STRING的成員變量與自己的IP地址進行比較，如果有成員變量和自己的IP地址相等，則存儲該數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，否則丟棄。