現在模擬、數字對講機已得到了普遍運用,但是,在樓房、廠房等較為分散的有阻止的區域之間,這些模擬和數字對講機就失去了作用。現在,以太網和WiFi無線網絡已非常普遍,特別是特大型企業內部的局域網和WiFi無線網絡基本上完成了網絡全掩飾,在這些企業中,運用現有的有線和無線網絡完成對講通話等事變聯絡是非常須要的。為此,我們想象了WiFi對講機,經過歷程 WiFi網絡來完成遠程對講。

一  完成原理

經過歷程MIC搜羅聲響旗子暗記并舉辦A/D轉換,MCU對A/D轉換過的數字旗子暗記舉辦編碼,再把編碼后的數據以50ms為一包, 遵照遴選的通道,經過歷程WiFi的組播發送出去。在收到其他對講機發來的組播數據包后,MCU舉辦解碼,并緩存150ms的語音數據,待緩存滿后最早取出緩存的數據舉辦D/A轉換,把語音數據轉換成模擬旗子暗記,再經功放后接入喇叭,播放出聲響。

 

和傳統對講機一樣,WiFi對講機設置有通道遴選旋鈕,共16個通道,每一個通道對應一個組播所在,相同組播所在的對講機可以也許也許完成語音數據的相互收發,完成分組對講。

 

WiFi無線旗子暗記會隨著對講機的移動出現旗子暗記飄移,為了使語音播放更流暢,須要對收到的語音數據舉辦緩存,這樣,有時出現傳輸延誤,也不至于激發語音播放的卡頓。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,而又起到了補償傳輸延誤阻止卡頓的作用。

 

無線傳輸語音數據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罰時刻,這就須要對語音數據舉辦編碼和解碼。對比ADPCM、G.711、G.721等語音編碼,ADPCM編碼把語音數據按1∶4的壓縮比舉辦壓縮,算法儉樸,占用MCU時刻短,解碼后語音質量優勝。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,以便完成對講機在跨越WiFi路由器時不中綴對講。對講機中的WiFi模塊在檢測到連接的路由器的旗子暗記強度 (RSSI)小于-80DB時,最早檢測其他路由器的旗子暗記強度,當其他路由器的旗子暗記強度大于-70DB時,則立時連接到旗子暗記強度較強的這臺路由器。為了更快速地舉辦路由器連接切換,在部署路由器網絡時,統統路由器悉數設置設備鋪排成相同的名字(SSID),這樣,游覽時,對講機只檢測SSID相同的路由器的旗子暗記強度,使路由檢測和切換速度大大提高。

 

二  硬件想象

對講機由WiFi模塊、MCU、CODEC 編解碼、數字功放、MIC、SPEAK、電源部分等構成,其構成框圖如圖1所示。

圖1 硬件構成圖

 

選企圖法的4系列ARM芯片作為MCU,ARM芯片本身帶有128K RAM,完全滿足語音數據緩存和WiFi收發所需內存,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,用于收發語音數據,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設置設備鋪排。

 

選用TI公司的內置2W數字功放的編解碼(CODEC)芯片AIC3100,該芯片可直接接入MIC和4Ω喇叭。可以也許經過歷程寄存器設置,舉辦語音濾波、覆信遏止、音量調理等。該芯片的I2C接口用于寄存器設置設備鋪排和語音搜羅與播放控制,SPI接口用于傳輸語音數據。

 

通道遴選旋鈕驅動MCU上的GPIO,以便MCU檢測出遴選的通道,MCU檢測到所選通道后,經過歷程SPI接口,設置設備鋪排WiFi 模塊的組播所在,以便完成組內語音數據的組播收發,完成分組對講服從。

音量調理旋鈕接入MCU的一同A/D通道,以便MCU檢測出調理的音量,MCU 根據測得的音量旋鈕的電阻值,經過歷程I2C 接口設置設備鋪排CODEC芯片的音量大小,抵達音量調理的作用。

 

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、語音數據收發、通道檢測、音量檢測等環節。

 

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

圖2 責任分派圖

圖3 協議措置責罰責任流程

圖4 其他消息措置責罰流程

圖5 語音措置責罰責任流程

 

把統統與PTT按鍵、通道遴選旋鈕、音量調理旋鈕、開關機鍵等硬件相關的檢測放在按鍵旋鈕掃描責任中,當發現某個部件狀態發作變化時,就向系統發出相應的消息。其他責任檢測到該消息時,就做出相應的措置責罰。

 

語音搜羅與播放責任主要用來管理MCU與CODEC芯片之間的通訊。當收到PTT按下的消息時,就控制CODEC芯片最早舉辦MIC語音數據的搜羅,并從CODEC芯片中經過歷程SPI口取出語音流數據,舉辦編碼儲存,等到語音數據抵達約定的50ms數據時,就向系統發出傳輸語音數據的消息。另一方面,當收到外部語音數據時,就最早解碼并緩存語音數據,當數據抵達150ms時,MCU就控制CODEC芯片最早播放收到的語音數據。

 

WiFi通訊責任重若是措置責罰WiFi通訊協議并舉辦雙向的語音組播。

 

四  測試效果

對講機樣機做好后,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只對講機舉辦測試。

把對講機兩兩設置成相同的通道,對講時,不合分組的對講機可以也許同時對講,而不會發作干擾,靜止狀態時,通話流暢,但在頻繁轉身時,有時會出現聲響卡頓現象。

 

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。悉數對講基本可以也許也許順遂舉辦。

 

五  結語

WiFi對講機可以也許也許完成不合區域的遠程對講,是傳統模擬或數字對講機較難完成不合區域遠程對講的有力補充。測試注解,想象的WiFi對講機從服從和性能上,可以也許也許滿足對講聯絡的要求。（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——華中科技大學）