如何基于ARM9的嵌入式網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信終端？

本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)全雙工語(yǔ)音通信功能，本終端采用雙緩存的設(shè)計(jì)方法，緩存處理機(jī)制以錄音為例，系統(tǒng)在使用緩存2來(lái)存放音頻設(shè)備量化好的數(shù)據(jù)時(shí)，CPU則處理緩存 1的數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)備填充完緩存2，則轉(zhuǎn)向緩存1進(jìn)行填充，此時(shí)CPU處理緩存2的數(shù)據(jù)，如此不斷循環(huán)交替，其處理過(guò)程如圖4所示。

圖4 雙緩存處理過(guò)程

其錄音與播放過(guò)程都采用雙緩存設(shè)計(jì)方案，以錄音為例，程序流程圖如圖5所示。

圖5 錄音程序流程圖

2.3 網(wǎng)絡(luò)通信模塊

處理器首先將從麥克風(fēng)采樣的數(shù)據(jù)信號(hào)封裝成規(guī)定格式(其封裝步驟如圖6所示，封裝到14字節(jié)以太網(wǎng)層)，然后把封裝好的數(shù)據(jù)交給DM 9000CEP驅(qū)動(dòng)部分的發(fā)送函數(shù)dm_tran_packet(unsigned char*datas，intlength)，通過(guò)設(shè)置TCR的發(fā)送請(qǐng)求位將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程就是對(duì)數(shù)據(jù)打包的過(guò)程。而數(shù)據(jù)的接收是通過(guò) DM9000CEP的網(wǎng)絡(luò)中斷函數(shù)DM9000ISR()進(jìn)行的，網(wǎng)卡每接到一個(gè)數(shù)據(jù)包將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，進(jìn)入中斷處理函數(shù)，按規(guī)定的格式從數(shù)據(jù)包中取出其語(yǔ)音數(shù)據(jù)，之后數(shù)據(jù)經(jīng)處理器處理送到揚(yáng)聲器上播放外音。網(wǎng)絡(luò)各層數(shù)據(jù)封裝如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)封裝示意圖

語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝之后，不管是發(fā)送數(shù)據(jù)幀還是接收數(shù)據(jù)幀，都需要底層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)函數(shù)提供服務(wù)，本文以發(fā)送數(shù)據(jù)幀為例，簡(jiǎn)述底層網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)原理，在發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)過(guò)程中，特別需要注意的是關(guān)閉網(wǎng)卡中斷，以防打斷數(shù)據(jù)處理過(guò)程。DM9000CEP內(nèi)部有3 KB的SRAM用于發(fā)送數(shù)據(jù)緩存。在發(fā)送之前，數(shù)據(jù)是暫存在這個(gè)SRAM中的。當(dāng)需要連續(xù)發(fā)送時(shí)，需要用DM9000CEP寄存器MWCMD賦予數(shù)據(jù)端口，這樣就指定了SRAM中的某個(gè)地址，并且在傳輸完一個(gè)數(shù)據(jù)后，指針會(huì)指向SRAM中的下一個(gè)地址，從而達(dá)到連續(xù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的目的。如果在此過(guò)程中到達(dá)發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)末尾，指針將折回緩沖區(qū)的開(kāi)頭。發(fā)送數(shù)據(jù)幀的流程圖如圖7所示。

圖7 發(fā)送數(shù)據(jù)幀流程

3 終端語(yǔ)音測(cè)試結(jié)果

使用ADS軟件將程序編譯成可執(zhí)行文件，下載到語(yǔ)音終端A和B上。在兩個(gè)終端分別接上麥克風(fēng)和耳麥進(jìn)行話音通信，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)可以進(jìn)行清晰的語(yǔ)音對(duì)話。另外，可將終端A的麥克風(fēng)接口與函數(shù)信號(hào)發(fā)生器相接，終端B的揚(yáng)聲器接口與示波器相連。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器將正弦信號(hào)送給終端A，其頻率為1 kHz，幅度為100mVpp。在示波器上可以看到經(jīng)放大的正弦信號(hào)，其輸出信號(hào)波形如圖8所示。測(cè)試結(jié)果表明，該網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音終端系統(tǒng)可以應(yīng)用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音通信。

圖8 終端B輸出信號(hào)圖

結(jié)語(yǔ)

本文作者利用嵌入式技術(shù)開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音終端具有可靠性高、控制界面強(qiáng)大以及可擴(kuò)展性好的特點(diǎn)，使該終端可不通過(guò)計(jì)算機(jī)、直接連上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通道實(shí)現(xiàn)快捷的語(yǔ)音通話。