基于WIFI的局域无线数字音频广播与交互终端的研发

【摘要】当前嵌入式系统技术正迅猛发展，嵌入式技术与网络技术的融合是嵌入式系统发展的必然趋势；无线网络技术具有灵活性好、组网便捷、成本低廉等诸多优点，使得无线网络技术得到人们越来越多的青睐；数字化音频通信可以克服传统模拟音频通信的很多弊病，使音频传输的实时性更好、语音质量更佳、抗干扰能力更强；基于IP的实时语音通信技术能非常有效地利用现有的网络资源，也能大大降低通信成本。所以，采用嵌入式技术和无线网络技术相结合，进行无线数字音频的实时通信具有很大的研究价值。本课题集嵌入式系统技术、无线网络通信技术、多媒体语音技术相结合，设计一种工作在WIFI局域网环境下，集无线网络设定、数字音频广播、音频交互、音频存储和音频回放功能于一体的嵌入式多功能语音终端，并通过一定的数字音频处理技术保证音质的清晰和流畅，该终端可以应用在语音教学等众多短距离通信的场合。根据课题的设计目标，经过详细的需求分析，制定了系统的设计方案，并对方案进行了综合性论证和可行性分析，通过阅读大量的科技文献，掌握了课题设计所涉及的关键技术，从而为课题的成功完成奠定了基础。本文主要从硬件电路设计、WIFI网络环境组建和系统软件设计三个方面进行介绍。在硬件方面，本系统以ARM嵌入式处理器为硬件核心，外围配备了音频编解码电路、SD卡存储电路、LED和按键电路等，进行了电路原理图和PCB板的制作。在无线网络环境的组建方面，通过对WIFI模块的配置实现了Ad-hoc模式的快速自组网。在软件方面,本系统采用嵌入式Linux操作系统作为软件平台，主要工作包括开发环境的搭建，硬件驱动的设计和移植，应用层上各个功能单元的编程实现。音频的采集和播放采用Linux下的DSP编程来实现，音频的广播采用UDP协议实现，音频的交互采用流媒体传输协议进行，通过使用JRTPLIB库来实现RTP实时数据传输，并且本系统还采用了功能强大的Speex语音引擎对音频信号进行噪声抑制和回声消除处理，保证了音质的清晰和流畅，并通过Speex的静音检测技术可以实现静音部分的滤除，从而节省音频存储的空间。通过这些关键技术的研究，以功能模块为单位，用多线程技术实现了各个模块的集成与整合，最终完成整个课题的设计工作。经过系统集成、调试和测试，本设计成功实现了所有功能，系统性能也基本达到了预期的效果，各个工作模式之间的切换简单顺畅，并且话音质量得到了保证，系统运行稳定可靠，达到了课题设计的预期目标。
【作者】张立文；
【导师】李秀英；
【作者基本信息】吉林大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】嵌入式；WIFI；数字音频；UDP协议；流媒体；Speex语音引擎；

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