現(xiàn)在模擬、數(shù)字對講機(jī)已得到了普遍運(yùn)用,但是,在樓房、廠房等較為分散的有阻止的區(qū)域之間,這些模擬和數(shù)字對講機(jī)就失去了作用。現(xiàn)在,以太網(wǎng)和WiFi無線網(wǎng)絡(luò)已非常普遍,特別是特大型企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)和WiFi無線網(wǎng)絡(luò)基本上完成了網(wǎng)絡(luò)全掩飾,在這些企業(yè)中,運(yùn)用現(xiàn)有的有線和無線網(wǎng)絡(luò)完成對講通話等事變聯(lián)絡(luò)是非常須要的。為此,我們想象了WiFi對講機(jī),經(jīng)過歷程 WiFi網(wǎng)絡(luò)來完成遠(yuǎn)程對講。

一  完成原理

經(jīng)過歷程MIC搜羅聲響旗子暗記并舉辦A/D轉(zhuǎn)換,MCU對A/D轉(zhuǎn)換過的數(shù)字旗子暗記舉辦編碼,再把編碼后的數(shù)據(jù)以50ms為一包, 遵照遴選的通道,經(jīng)過歷程WiFi的組播發(fā)送出去。在收到其他對講機(jī)發(fā)來的組播數(shù)據(jù)包后,MCU舉辦解碼,并緩存150ms的語音數(shù)據(jù),待緩存滿后最早取出緩存的數(shù)據(jù)舉辦D/A轉(zhuǎn)換,把語音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬旗子暗記,再經(jīng)功放后接入喇叭,播放出聲響。

 

和傳統(tǒng)對講機(jī)一樣,WiFi對講機(jī)設(shè)置有通道遴選旋鈕,共16個通道,每一個通道對應(yīng)一個組播所在,相同組播所在的對講機(jī)可以也許也許完成語音數(shù)據(jù)的相互收發(fā),完成分組對講。

 

WiFi無線旗子暗記會隨著對講機(jī)的移動出現(xiàn)旗子暗記飄移,為了使語音播放更流暢,須要對收到的語音數(shù)據(jù)舉辦緩存,這樣,有時出現(xiàn)傳輸延誤,也不至于激發(fā)語音播放的卡頓。緩存時刻越長,播放越流暢,但時刻太長就會有延誤的以為。本想象回收150ms的緩存,這樣,播放的聲響聽起來基本以為不到延誤,而又起到了補(bǔ)償傳輸延誤阻止卡頓的作用。

 

無線傳輸語音數(shù)據(jù)要盡管少地占用帶寬,以便減少傳輸時刻,使MCU可以也許也許有丟包重傳的措置責(zé)罰時刻,這就須要對語音數(shù)據(jù)舉辦編碼和解碼。對比ADPCM、G.711、G.721等語音編碼,ADPCM編碼把語音數(shù)據(jù)按1∶4的壓縮比舉辦壓縮,算法儉樸,占用MCU時刻短,解碼后語音質(zhì)量優(yōu)勝。本想象回收了ADPCM編解碼算法。

 

游覽是移動對講必須要處置懲罰的問題,以便完成對講機(jī)在跨越WiFi路由器時不中綴對講。對講機(jī)中的WiFi模塊在檢測到連接的路由器的旗子暗記強(qiáng)度 (RSSI)小于-80DB時,最早檢測其他路由器的旗子暗記強(qiáng)度,當(dāng)其他路由器的旗子暗記強(qiáng)度大于-70DB時,則立時連接到旗子暗記強(qiáng)度較強(qiáng)的這臺路由器。為了更快速地舉辦路由器連接切換,在部署路由器網(wǎng)絡(luò)時,統(tǒng)統(tǒng)路由器悉數(shù)設(shè)置設(shè)備鋪排成相同的名字(SSID),這樣,游覽時,對講機(jī)只檢測SSID相同的路由器的旗子暗記強(qiáng)度,使路由檢測和切換速度大大提高。

 

二  硬件想象

對講機(jī)由WiFi模塊、MCU、CODEC 編解碼、數(shù)字功放、MIC、SPEAK、電源部分等構(gòu)成,其構(gòu)成框圖如圖1所示。

圖1 硬件構(gòu)成圖

 

選企圖法的4系列ARM芯片作為MCU,ARM芯片本身帶有128K RAM,完全滿足語音數(shù)據(jù)緩存和WiFi收發(fā)所需內(nèi)存,ARM芯片具有兩個SPI,一個與WiFi 模塊通訊,一個與編解碼芯片通訊,用于收發(fā)語音數(shù)據(jù),還具有一個I2C接口,該接口與編解碼芯片通訊,用于對編解碼芯片初始化和參數(shù)設(shè)置設(shè)備鋪排。

 

選用TI公司的內(nèi)置2W數(shù)字功放的編解碼(CODEC)芯片AIC3100,該芯片可直接接入MIC和4Ω喇叭?？梢砸苍S經(jīng)過歷程寄存器設(shè)置,舉辦語音濾波、覆信遏止、音量調(diào)理等。該芯片的I2C接口用于寄存器設(shè)置設(shè)備鋪排和語音搜羅與播放控制,SPI接口用于傳輸語音數(shù)據(jù)。

 

通道遴選旋鈕驅(qū)動MCU上的GPIO,以便MCU檢測出遴選的通道,MCU檢測到所選通道后,經(jīng)過歷程SPI接口,設(shè)置設(shè)備鋪排WiFi 模塊的組播所在,以便完成組內(nèi)語音數(shù)據(jù)的組播收發(fā),完成分組對講服從。

音量調(diào)理旋鈕接入MCU的一同A/D通道,以便MCU檢測出調(diào)理的音量,MCU 根據(jù)測得的音量旋鈕的電阻值,經(jīng)過歷程I2C 接口設(shè)置設(shè)備鋪排CODEC芯片的音量大小,抵達(dá)音量調(diào)理的作用。

 

WiFi模塊選用具有SPI透傳接口的低功耗嵌入式模塊,天線回收模塊自帶的板載天線,事變情勢遴選為STA情勢,組播服從開啟。

 

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三 軟件想象

軟件系統(tǒng)搜羅MCU本身初始化、WiFi模塊初始化、CODEC芯片初始化、語音搜羅播放控制、語音數(shù)據(jù)收發(fā)、通道檢測、音量檢測等環(huán)節(jié)。

 

悉數(shù)軟件系統(tǒng)回收UCOSII開源的實(shí)時多責(zé)任支配系統(tǒng),分3個責(zé)任:按鍵旋鈕掃描責(zé)任、語音搜羅與播放責(zé)任、WiFi通訊責(zé)任。責(zé)任間經(jīng)過歷程消息舉辦協(xié)同支配。責(zé)任告別及責(zé)任措置責(zé)罰流程圖告別以下。圖2為責(zé)任分派圖,圖3為協(xié)議措置責(zé)罰責(zé)任流程圖,圖4為消息措置責(zé)罰流程圖,圖 5為語音措置責(zé)罰流程圖。

圖2 責(zé)任分派圖

圖3 協(xié)議措置責(zé)罰責(zé)任流程

圖4 其他消息措置責(zé)罰流程

圖5 語音措置責(zé)罰責(zé)任流程

 

把統(tǒng)統(tǒng)與PTT按鍵、通道遴選旋鈕、音量調(diào)理旋鈕、開關(guān)機(jī)鍵等硬件相關(guān)的檢測放在按鍵旋鈕掃描責(zé)任中,當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個部件狀態(tài)發(fā)作變化時,就向系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的消息。其他責(zé)任檢測到該消息時,就做出相應(yīng)的措置責(zé)罰。

 

語音搜羅與播放責(zé)任主要用來管理MCU與CODEC芯片之間的通訊。當(dāng)收到PTT按下的消息時,就控制CODEC芯片最早舉辦MIC語音數(shù)據(jù)的搜羅,并從CODEC芯片中經(jīng)過歷程SPI口取出語音流數(shù)據(jù),舉辦編碼儲存,等到語音數(shù)據(jù)抵達(dá)約定的50ms數(shù)據(jù)時,就向系統(tǒng)發(fā)出傳輸語音數(shù)據(jù)的消息。另一方面,當(dāng)收到外部語音數(shù)據(jù)時,就最早解碼并緩存語音數(shù)據(jù),當(dāng)數(shù)據(jù)抵達(dá)150ms時,MCU就控制CODEC芯片最早播放收到的語音數(shù)據(jù)。

 

WiFi通訊責(zé)任重若是措置責(zé)罰WiFi通訊協(xié)議并舉辦雙向的語音組播。

 

四  測試效果

對講機(jī)樣機(jī)做好后,對對講的流暢性以及游覽特性舉辦了測試。在一個 3000㎡的廠房中部署了兩臺路由器,用4只對講機(jī)舉辦測試。

把對講機(jī)兩兩設(shè)置成相同的通道,對講時,不合分組的對講機(jī)可以也許同時對講,而不會發(fā)作干擾,靜止?fàn)顟B(tài)時,通話流暢,但在頻繁轉(zhuǎn)身時,有時會出現(xiàn)聲響卡頓現(xiàn)象。

 

在對講歷程傍邊,從一個路由器附近走向另一個路由,中間大約有一秒鐘的卡頓。悉數(shù)對講基本可以也許也許順?biāo)炫e辦。

 

五  結(jié)語

WiFi對講機(jī)可以也許也許完成不合區(qū)域的遠(yuǎn)程對講,是傳統(tǒng)模擬或數(shù)字對講機(jī)較難完成不合區(qū)域遠(yuǎn)程對講的有力補(bǔ)充。測試注解,想象的WiFi對講機(jī)從服從和性能上,可以也許也許滿足對講聯(lián)絡(luò)的要求。（作者單位：張朝平——上海山源電子科技股份有限公司；段睿瀟、張揚(yáng)——華中科技大學(xué)）