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现在模拟、数字对讲机已得到了普遍运用,但是,在楼房、厂房等较为分散的有阻止的区域之间,这些模拟和数字对讲机就失去了作用。现在,以太网和WiFi无线网络已非常普遍,特别是特大型企业内部的局域网和WiFi无线网络基本上完成了网络全掩饰,在这些企业中,运用现有的有线和无线网络完成对讲通话等事变联络是非常须要的。为此,我们想象了WiFi对讲机,经过历程 WiFi网络来完成远程对讲。

一  完成原理

经过历程MIC搜罗声响旗子暗记并举办A/D转换,MCU对A/D转换过的数字旗子暗记举办编码,再把编码后的数据以50ms为一包, 遵照遴选的通道,经过历程WiFi的组播发送出去。在收到其他对讲机发来的组播数据包后,MCU举办解码,并缓存150ms的语音数据,待缓存满后最早取出缓存的数据举办D/A转换,把语音数据转换成模拟旗子暗记,再经功放后接入喇叭,播放出声响。

 

和传统对讲机一样,WiFi对讲机设置有通道遴选旋钮,共16个通道,每一个通道对应一个组播所在,相同组播所在的对讲机可以也许也许完成语音数据的相互收发,完成分组对讲。

 

WiFi无线旗子暗记会随着对讲机的移动出现旗子暗记飘移,为了使语音播放更流畅,须要对收到的语音数据举办缓存,这样,有时出现传输延误,也不至于激发语音播放的卡顿。缓存时刻越长,播放越流畅,但时刻太长就会有延误的以为。本想象回收150ms的缓存,这样,播放的声响听起来基本以为不到延误,而又起到了补偿传输延误阻止卡顿的作用。

 

无线传输语音数据要尽管少地占用带宽,以便减少传输时刻,使MCU可以也许也许有丢包重传的措置责罚时刻,这就须要对语音数据举办编码和解码。对比ADPCM、G.711、G.721等语音编码,ADPCM编码把语音数据按1∶4的压缩比举办压缩,算法俭朴,占用MCU时刻短,解码后语音质量优胜。本想象回收了ADPCM编解码算法。

 

游览是移动对讲必须要处置惩罚的问题,以便完成对讲机在跨越WiFi路由器时不中缀对讲。对讲机中的WiFi模块在检测到连接的路由器的旗子暗记强度 (RSSI)小于-80DB时,最早检测其他路由器的旗子暗记强度,当其他路由器的旗子暗记强度大于-70DB时,则立时连接到旗子暗记强度较强的这台路由器。为了更快速地举办路由器连接切换,在部署路由器网络时,统统路由器悉数设置设备铺排成相同的名字(SSID),这样,游览时,对讲机只检测SSID相同的路由器的旗子暗记强度,使路由检测和切换速度大大提高。

 

二  硬件想象

对讲机由WiFi模块、MCU、CODEC 编解码、数字功放、MIC、SPEAK、电源部分等构成,其构成框图如图1所示。

图1 硬件构成图

 

选企图法的4系列ARM芯片作为MCU,ARM芯片本身带有128K RAM,完全满足语音数据缓存和WiFi收发所需内存,ARM芯片具有两个SPI,一个与WiFi 模块通讯,一个与编解码芯片通讯,用于收发语音数据,还具有一个I2C接口,该接口与编解码芯片通讯,用于对编解码芯片初始化和参数设置设备铺排。

 

选用TI公司的内置2W数字功放的编解码(CODEC)芯片AIC3100,该芯片可直接接入MIC和4Ω喇叭。可以也许经过历程寄存器设置,举办语音滤波、覆信遏止、音量调理等。该芯片的I2C接口用于寄存器设置设备铺排和语音搜罗与播放控制,SPI接口用于传输语音数据。

 

通道遴选旋钮驱动MCU上的GPIO,以便MCU检测出遴选的通道,MCU检测到所选通道后,经过历程SPI接口,设置设备铺排WiFi 模块的组播所在,以便完成组内语音数据的组播收发,完成分组对讲服从。

音量调理旋钮接入MCU的一同A/D通道,以便MCU检测出调理的音量,MCU 根据测得的音量旋钮的电阻值,经过历程I2C 接口设置设备铺排CODEC芯片的音量大小,抵达音量调理的作用。

 

WiFi模块选用具有SPI透传接口的低功耗嵌入式模块,天线回收模块自带的板载天线,事变情势遴选为STA情势,组播服从开启。

 

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三 软件想象

软件系统搜罗MCU本身初始化、WiFi模块初始化、CODEC芯片初始化、语音搜罗播放控制、语音数据收发、通道检测、音量检测等环节。

 

悉数软件系统回收UCOSII开源的实时多责任支配系统,分3个责任:按键旋钮扫描责任、语音搜罗与播放责任、WiFi通讯责任。责任间经过历程消息举办协同支配。责任告别及责任措置责罚流程图告别以下。图2为责任分派图,图3为协议措置责罚责任流程图,图4为消息措置责罚流程图,图 5为语音措置责罚流程图。

图2 责任分派图

图3 协议措置责罚责任流程

图4 其他消息措置责罚流程

图5 语音措置责罚责任流程

 

把统统与PTT按键、通道遴选旋钮、音量调理旋钮、开关机键等硬件相关的检测放在按键旋钮扫描责任中,当发现某个部件状态发作变化时,就向系统发出相应的消息。其他责任检测到该消息时,就做出相应的措置责罚。

 

语音搜罗与播放责任主要用来管理MCU与CODEC芯片之间的通讯。当收到PTT按下的消息时,就控制CODEC芯片最早举办MIC语音数据的搜罗,并从CODEC芯片中经过历程SPI口取出语音流数据,举办编码储存,等到语音数据抵达约定的50ms数据时,就向系统发出传输语音数据的消息。另一方面,当收到外部语音数据时,就最早解码并缓存语音数据,当数据抵达150ms时,MCU就控制CODEC芯片最早播放收到的语音数据。

 

WiFi通讯责任重若是措置责罚WiFi通讯协议并举办双向的语音组播。

 

四  测试效果

对讲机样机做好后,对对讲的流畅性以及游览特性举办了测试。在一个 3000㎡的厂房中部署了两台路由器,用4只对讲机举办测试。

把对讲机两两设置成相同的通道,对讲时,不合分组的对讲机可以也许同时对讲,而不会发作干扰,静止状态时,通话流畅,但在频繁转身时,有时会出现声响卡顿现象。

 

在对讲历程傍边,从一个路由器附近走向另一个路由,中间大约有一秒钟的卡顿。悉数对讲基本可以也许也许顺遂举办。

 

五  结语

WiFi对讲机可以也许也许完成不合区域的远程对讲,是传统模拟或数字对讲机较难完成不合区域远程对讲的有力补充。测试注解,想象的WiFi对讲机从服从和性能上,可以也许也许满足对讲联络的要求。（作者单位：张朝平——上海山源电子科技股份有限公司；段睿潇、张扬——华中科技大学）