本發(fā)明涉及一種基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺及其實(shí)現(xiàn)方法，具體應(yīng)用于教育培訓(xùn)行業(yè)的多媒體實(shí)時(shí)通信
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：超短波電臺電路復(fù)雜、成本高昂，在對學(xué)員培訓(xùn)過程中經(jīng)常由于頻繁的操作對設(shè)備造成損壞，因此在教學(xué)實(shí)踐過程中很難大量配備超短波電臺，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足已經(jīng)成為制約訓(xùn)練效果提高的主要因素；在電臺模擬實(shí)現(xiàn)方法中目前主要有使用VB、C++、VC#、.net和FlashCS等軟件技術(shù)或者使用ARM進(jìn)行嵌入式開發(fā)的硬件實(shí)現(xiàn)方法，而采用純軟件教育培訓(xùn)的方式只適用于理論知識傳授，模擬器的操作使用與真實(shí)裝備有較大的差異性，不能獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)手能力不足；部分教育培訓(xùn)設(shè)備采用ARM芯片與網(wǎng)卡芯片等相結(jié)合進(jìn)行模擬操作與通信、單片機(jī)與無線通信模塊進(jìn)行模擬操作與通信，單純使用ARM芯片等進(jìn)行嵌入式開發(fā)的硬件實(shí)現(xiàn)方法雖然可以無差異性地模擬真實(shí)裝備的操作方法和通信過程，成本高昂，無法普及。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能很好地模擬真實(shí)設(shè)備的操作使用過程，降低成本的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺及其實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺，包括用于模擬超短波電臺操作界面的半實(shí)物電臺，用于通訊連接的IP網(wǎng)絡(luò)，和PC機(jī)軟件終端，其特征在于：半實(shí)物電臺通過串口與PC機(jī)軟件終端連接，PC機(jī)軟件終端通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)口連接到IP網(wǎng)絡(luò)；IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成星型的交互式以太網(wǎng)；所述半實(shí)物電臺包括單片機(jī)，以及與單片機(jī)通訊連接的輸入模塊、串口通信模塊和顯示模塊，輸入模塊包括鍵盤、旋鈕和鍵盤掃描芯片，串口通信模塊為COM口，顯示模塊包括顯示屏、LCD控制芯片；所述PC機(jī)軟件終端包括監(jiān)聽模擬電臺信號并發(fā)出指令的下位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)下位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)出的指令執(zhí)行開啟、修改或終止動(dòng)作的邏輯判斷模塊，和由邏輯判斷模塊動(dòng)作觸發(fā)的音頻處理模塊三個(gè)模塊，三模塊之間通信連接；所述PC機(jī)軟件終端三模塊之間通過串口數(shù)據(jù)收發(fā)子線程、網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)聽子線程、音頻數(shù)據(jù)采集子線程、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送子線程、音頻數(shù)據(jù)接收子線程和音頻數(shù)據(jù)播放子線程實(shí)現(xiàn)功能性通信連接；所述音頻處理模塊包括通過麥克風(fēng)采集音視頻數(shù)據(jù)的編碼發(fā)送部分，和接收數(shù)據(jù)解碼后送往音頻播放器的接收解碼部分；本發(fā)明還涉及一種基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺實(shí)現(xiàn)方法，采用上述基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：半實(shí)物模擬電臺發(fā)送開機(jī)信息用自定義消息“REGESTER”表示，PC機(jī)軟件終端收到后發(fā)送自定義消息“SUCCESS”表示確認(rèn)成功，如果失敗不發(fā)送任何消息；PC機(jī)軟件終端收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的電臺語音通信數(shù)據(jù)，則向半實(shí)物模擬電臺發(fā)送“BUSY”消息，半實(shí)物模擬電臺收到消息后點(diǎn)亮接收信號指示燈；PC機(jī)軟件終端停止接收網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的電臺通信數(shù)據(jù)，則向半實(shí)物模擬電臺發(fā)送“RELEASE”消息，半實(shí)物模擬電臺收到消息后熄滅接收信號指示燈；本發(fā)明的一種基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺實(shí)現(xiàn)方法，分為實(shí)現(xiàn)被動(dòng)接受通信模式和實(shí)現(xiàn)主動(dòng)發(fā)起通信模式；實(shí)現(xiàn)被動(dòng)接受通信模式：第一步，創(chuàng)建一個(gè)專用子線程進(jìn)行外來信令消息的監(jiān)聽，時(shí)刻監(jiān)聽外來的“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，線程入口函數(shù)設(shè)為event_listen；第二步，監(jiān)聽到“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，立即提取其中的“6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”跟本地電臺狀態(tài)進(jìn)行比對，如果完全相同，則轉(zhuǎn)到下一步，否則忽略消息，流程結(jié)束；第三步，如果接收到的信息與本地完全匹配，則回送“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息；并啟動(dòng)音頻接收子線程，線程入口函數(shù)設(shè)為os_sound_start_thread；啟動(dòng)音頻發(fā)送子線程，線程入口函數(shù)設(shè)為os_sound_start_out_thread；啟動(dòng)音頻數(shù)據(jù)播放子線程；啟動(dòng)音頻采集子線程。實(shí)現(xiàn)主動(dòng)發(fā)起通信模式：第一步，用戶按下話筒按鍵PPT鍵，發(fā)出“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”；第二步，如果IP局域網(wǎng)中有與本地電臺狀態(tài)信息完全相同的其他模擬電臺，則會收到“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”的消息；第三步，再次確認(rèn)“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”的6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)與本地電臺狀態(tài)數(shù)據(jù)完全匹配，則啟動(dòng)音頻接收子線程，線程入口函數(shù)設(shè)為sound_in_thread；啟動(dòng)音頻發(fā)送子線程，線程入口函數(shù)設(shè)為sound_out_thread；啟動(dòng)音頻數(shù)據(jù)播放子線程；啟動(dòng)音頻采集子線程。本發(fā)明的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺及其實(shí)現(xiàn)方法，整體構(gòu)架采用分布式結(jié)構(gòu)，不需要專門的控制臺，可以依托實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)平臺，利用單片機(jī)技術(shù)開發(fā)半實(shí)物電臺部分，利用C++編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)軟件終端部分，在模擬實(shí)現(xiàn)真實(shí)超短波電臺所有操作功能和通信功能的同時(shí)，降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺半實(shí)物電臺結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺PC機(jī)軟件終端框架圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺PC機(jī)軟件終端線程通信示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺音頻模塊通信流程圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，一種基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺，包括用于模擬超短婆電臺操作界面的半實(shí)物電臺，用于通訊連接的IP網(wǎng)絡(luò)，和PC機(jī)軟件終端，其特征在于：半實(shí)物電臺通過串口與PC機(jī)軟件終端連接，PC機(jī)軟件終端通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)口連接到IP網(wǎng)絡(luò)；IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成星型的交互式以太網(wǎng)；半實(shí)物電臺包括單片機(jī)，以及與單片機(jī)通訊連接的輸入模塊、串口通信模塊和顯示模塊，輸入模塊包括鍵盤、旋鈕和鍵盤掃描芯片，串口通信模塊為COM口，顯示模塊包括顯示屏、LCD控制芯片；PC機(jī)軟件終端包括監(jiān)聽模擬電臺信號并發(fā)出指令的下位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)下位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)出的指令執(zhí)行開啟、修改或終止動(dòng)作的邏輯判斷模塊，和由邏輯判斷模塊動(dòng)作觸發(fā)的音頻處理模塊三個(gè)模塊，三模塊之間通信連接；PC機(jī)軟件終端三模塊之間通過串口數(shù)據(jù)收發(fā)子線程、網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)聽子線程、音頻數(shù)據(jù)采集子線程、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送子線程、音頻數(shù)據(jù)接收子線程和音頻數(shù)據(jù)播放子線程實(shí)現(xiàn)功能性通信連接；音頻處理模塊包括通過麥克風(fēng)采集音視頻數(shù)據(jù)的編碼發(fā)送部分，和接收數(shù)據(jù)解碼后送往音頻播放器的接收解碼部分。本發(fā)明還涉及一種基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺實(shí)現(xiàn)方法，采用上述基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：半實(shí)物模擬電臺發(fā)送開機(jī)信息用自定義消息“REGESTER”表示，PC機(jī)軟件終端收到后發(fā)送自定義消息“SUCCESS”表示確認(rèn)成功，如果失敗不發(fā)送任何消息；PC機(jī)軟件終端收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的電臺語音通信數(shù)據(jù)，則向半實(shí)物模擬電臺發(fā)送“BUSY”消息，半實(shí)物模擬電臺收到消息后點(diǎn)亮接收信號指示燈；PC機(jī)軟件終端停止接收網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的電臺通信數(shù)據(jù)，則向半實(shí)物模擬電臺發(fā)送“RELEASE”消息，半實(shí)物模擬電臺收到消息后熄滅接收信號指示燈；本發(fā)明的一種基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺實(shí)現(xiàn)方法，分為實(shí)現(xiàn)被動(dòng)接受通信模式和實(shí)現(xiàn)主動(dòng)發(fā)起通信模式；實(shí)現(xiàn)被動(dòng)接受通信模式：第一步，要時(shí)刻監(jiān)聽外來的“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，因此需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)專用子線程(子線程1)進(jìn)行外來信令消息的監(jiān)聽，線程入口函數(shù)設(shè)為event_listen；第二步，監(jiān)聽到“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，立即提取其中的“6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”跟本地電臺狀態(tài)進(jìn)行比對，如果完全相同，則轉(zhuǎn)到下一步，否則忽略消息，流程結(jié)束；第三步，如果接收到的信息與本地完全匹配，則回送“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息；并啟動(dòng)音頻接收子線程(子線程2)，線程入口函數(shù)設(shè)為os_sound_start_thread；啟動(dòng)音頻發(fā)送子線程(子線程3)，線程入口函數(shù)設(shè)為os_sound_start_out_thread；啟動(dòng)音頻數(shù)據(jù)播放子線程(子線程4)；啟動(dòng)音頻采集子線程(子線程5)。實(shí)現(xiàn)主動(dòng)發(fā)起通信模式：第一步，用戶按下話筒按鍵PPT鍵，發(fā)出“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”；第二步，如果IP局域網(wǎng)中有與本地電臺狀態(tài)信息完全相同的其他模擬電臺，則會收到“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”的消息；第三步，再次確認(rèn)“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”的6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)與本地電臺狀態(tài)數(shù)據(jù)完全匹配，則啟動(dòng)音頻接收子線程(子線程2)，線程入口函數(shù)設(shè)為sound_in_thread；啟動(dòng)音頻發(fā)送子線程(子線程3)，線程入口函數(shù)設(shè)為sound_out_thread；啟動(dòng)音頻數(shù)據(jù)播放子線程(子線程4)；啟動(dòng)音頻采集子線程(子線程5)。本發(fā)明的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺，半實(shí)物電臺部分通過串口線與計(jì)算機(jī)的PC機(jī)軟件終端相連接，PC機(jī)軟件終端通過計(jì)算機(jī)的網(wǎng)口連接到IP網(wǎng)絡(luò)。其中，半實(shí)物電臺部分用于超短波電臺操作界面的模擬，操作人員的所有指令的操作和語音數(shù)據(jù)的采集都通過半實(shí)物電臺來完成；PC機(jī)軟件終端是整個(gè)模擬電臺實(shí)現(xiàn)的核心部分，用于接收并判斷半實(shí)物電臺通過串口送來的指令是否正確，用于IP網(wǎng)絡(luò)中模擬電臺之間指令和語音數(shù)據(jù)的傳輸并且負(fù)責(zé)進(jìn)行邏輯判斷，是否允許本地模擬電臺與網(wǎng)絡(luò)中電臺進(jìn)行通信鏈路的建立；IP網(wǎng)絡(luò)用于構(gòu)建一個(gè)星型的交互式以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)安裝有PC機(jī)軟件終端的計(jì)算機(jī)之間的互連，對PC機(jī)軟件終端之間需要交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，模擬超短波電臺工作的無線網(wǎng)絡(luò)信道。半實(shí)物電臺利用51系列單片機(jī)模擬完成操作人員與模擬電臺操作界面的信息交互處理過程，主要包括：操作指令的輸入，通過鍵盤和旋鈕實(shí)現(xiàn)；電臺信息的顯示，通過LCD顯示屏實(shí)現(xiàn)；操作指令和顯示信息與計(jì)算機(jī)的交互，通過單片機(jī)與計(jì)算機(jī)間的串口通信實(shí)現(xiàn)。鍵盤的工作方式采用定時(shí)掃描的工作方式，利用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器，產(chǎn)生10ms的定時(shí)中斷，對鍵盤進(jìn)行掃描。鍵盤采用4X4行列式鍵盤，用I/O端口線組成行、列結(jié)構(gòu)，行列線分別連在按鍵開關(guān)的兩端，列線通過上拉電阻裂解至電源，使無鍵按下時(shí)列線處于高電平狀態(tài)。按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上。通過單片機(jī)的并行總線接口與液晶顯示模塊直接連接，單片機(jī)通過對這些接口的操作，實(shí)現(xiàn)對液晶顯示模塊的控制，完成相應(yīng)的顯示。PC機(jī)與單片機(jī)通信只要3根線就可以，單片機(jī)的TXD、RXD與PC的RXD、TXD分別相連，連接地線。51系列單片機(jī)的串行口使用的是TTL電平，因此在PC和單片機(jī)間要有RS-232電平轉(zhuǎn)換電路。半實(shí)物電臺的數(shù)據(jù)處理與相互之間的傳輸由PC機(jī)軟件終端部分基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，PC機(jī)軟件終端總共設(shè)立了下位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、邏輯判斷模塊和音頻處理模塊三個(gè)模塊。在三個(gè)模塊的功能實(shí)現(xiàn)過程中，采用了子線程技術(shù)，整個(gè)PC機(jī)軟件終端總共采用了6個(gè)子線程，分別為：串口數(shù)據(jù)收發(fā)子線程、網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)聽子線程、音頻數(shù)據(jù)采集子線程、音頻數(shù)據(jù)發(fā)送子線程、音頻數(shù)據(jù)接收子線程和音頻數(shù)據(jù)播放子線程。PC機(jī)軟件終端開啟后，下位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊自動(dòng)啟動(dòng)串口數(shù)據(jù)收發(fā)子線程。在串口數(shù)據(jù)收發(fā)子線程中，終端掃描串口信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)半實(shí)物模擬電臺所使用的串口時(shí)，自動(dòng)打開此串口。串口打開以后，操作人員通過半實(shí)物模擬電臺操作界面輸入的指令通過串口向終端傳輸，為了保證將模擬電臺的狀態(tài)信息與PC機(jī)軟件終端之間準(zhǔn)確無誤的傳輸，本發(fā)明自定義了單片機(jī)與PC機(jī)之間通信協(xié)議，該協(xié)議主要用來交互模擬電臺的狀態(tài)信息，包括電臺工作的頻率信息、工作的功率信息、工作制式信息以及話筒按鍵是否按下等。所述邏輯判斷模塊主要負(fù)責(zé)啟動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽子線程，用來監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)中其他電臺發(fā)送來的信令信息，同時(shí)判斷建立通信所需要的參數(shù)指標(biāo)跟本地模擬電臺是否一致，如果一致則準(zhǔn)備建立通信鏈路，通知音頻處理模塊準(zhǔn)備啟動(dòng)音頻傳輸，并通過監(jiān)聽子線程回送相應(yīng)信令消息，如果通過邏輯判斷跟本地信息不符，則認(rèn)定為無法建立鏈路，忽略此消息。網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)聽子線程使用端口6001。所述音頻處理模塊，分編碼發(fā)送和接收解碼兩部分。編碼發(fā)送負(fù)責(zé)將本地?cái)?shù)據(jù)發(fā)往接收方，輸入數(shù)據(jù)為通過麥克風(fēng)采集到的音視頻數(shù)據(jù)。原始音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過G.711、G.723.1或G.729a協(xié)議編碼以后打包成RTP包發(fā)往遠(yuǎn)端。接收解碼部分是編碼發(fā)送部分的一個(gè)逆過程，先是解包RTP包，將數(shù)據(jù)進(jìn)過解碼后送往音頻播放器，音頻傳輸信道使用端口6002。各模塊在設(shè)計(jì)中是相對獨(dú)立的，但是為了協(xié)調(diào)工作，各模塊之間需要進(jìn)行通信。各模塊之間的通信過程如圖3所示，音頻處理模塊的啟動(dòng)、修改和終止都需要邏輯判斷模塊的消息觸發(fā)，邏輯判讀模塊是否啟動(dòng)由下位機(jī)信令處理模塊控制。而下位機(jī)信令處理模塊自程序啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)串口數(shù)據(jù)監(jiān)聽子進(jìn)程，時(shí)刻監(jiān)聽模擬電臺是否打開，只有當(dāng)電臺打開時(shí)，才能啟動(dòng)邏輯判斷模塊監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)信令信息，邏輯判斷模塊通過判斷網(wǎng)絡(luò)上接收到的他臺信息做出判斷是否需要啟動(dòng)音頻處理模塊。PC機(jī)軟件終端實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：(1)監(jiān)控并顯示半實(shí)物模擬電臺的工作狀態(tài)和接收操作人員指令的輸入，并在IP局域網(wǎng)中廣播本地電臺的狀態(tài)信息；(2)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)信令信息，并對信令信息做出相應(yīng)的判斷；(3)根據(jù)操作人員的操作指令和網(wǎng)絡(luò)信令信息做出判斷是否啟動(dòng)音頻通信。實(shí)現(xiàn)以上功能，PC機(jī)軟件終端設(shè)計(jì)采用分層設(shè)計(jì)思想，將軟件分為用戶界面層、核心接口層、功能層和傳輸層。其中，軟件的功能實(shí)現(xiàn)是在功能層，主要包括三個(gè)模塊：下位機(jī)信令處理模塊、邏輯判斷模塊和音頻處理模塊。如圖3所示，用戶界面層是基于Visualstudio2010，位于整個(gè)應(yīng)用程序的最上層，提供圖形界面，確定軟件的框架。核心接口層，它調(diào)用一些接口函數(shù)，屏蔽了下層模塊的細(xì)節(jié)，提供一些簡單的接口，便于用戶界面層中控件的回調(diào)函數(shù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)用戶界面跟功能層的對接。功能層，實(shí)現(xiàn)自定義信令消息的解析和生成，負(fù)責(zé)完成音頻數(shù)據(jù)的處理，是整個(gè)軟件的主體部分，是各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵模塊。TCP/UDP傳輸層，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的底層socket傳輸。在程序啟動(dòng)時(shí)，首先運(yùn)行串口數(shù)據(jù)監(jiān)聽子線程。其他模塊所用線程只有當(dāng)相應(yīng)的模塊建立服務(wù)時(shí)，子線程才會建立。下位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊在模擬電臺的操作控制與通信過程中，主要負(fù)責(zé)PC機(jī)軟件終端與半實(shí)物模擬電臺之間進(jìn)行電臺狀態(tài)的信息傳遞以及操作人員操作指令的接收，整個(gè)通信過程，單片機(jī)使用串口通信機(jī)制與PC機(jī)進(jìn)行通信。半實(shí)物模擬電臺通過單片機(jī)向PC軟件終端發(fā)送兩種信息，即開機(jī)信息和工作狀態(tài)信息。在整個(gè)信息的交互過程中，本發(fā)明自定義了信息交互的協(xié)議和協(xié)議過程中所使用到的相關(guān)自定義消息。半實(shí)物模擬電臺發(fā)送開機(jī)信息用自定義消息“REGESTER”表示，PC機(jī)軟件終端收到后發(fā)送自定義消息“SUCCESS”表示確認(rèn)成功，如果失敗不發(fā)送任何消息。半實(shí)物模擬電臺發(fā)送電臺工作狀態(tài)使用6個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)：第一個(gè)字節(jié)表示電臺種類(短波電臺用“D”表示，超短波電臺用“C”表示)，第二個(gè)字節(jié)表示電臺工作頻段(UHF、VHF或者HF，各取大寫首字母代表)，第三個(gè)自己表示工作分組(US、INT和WX各取小寫首字母表示)，第四個(gè)字節(jié)表示頻道號，直接用相應(yīng)char字符類型的數(shù)字表示，第五個(gè)字節(jié)表示功率大小(1W、25W或者125W等)，也是用相應(yīng)char字符類型的數(shù)字表示，第六個(gè)字節(jié)表示工作狀態(tài)(開機(jī)用“O”表示、發(fā)射用“T”表示、接收用“R”表示)，PC機(jī)軟件終端收到后發(fā)送自定義消息“OK”表示確認(rèn)成功，同時(shí)向IP局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”的廣播消息，告知IP局域網(wǎng)中的其他模擬電臺，本地電臺的狀態(tài)信息發(fā)生了改變；如果失敗不發(fā)送任何消息。PC機(jī)軟件終端收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的電臺語音通信數(shù)據(jù)，則向半實(shí)物模擬電臺發(fā)送“BUSY”消息，半實(shí)物模擬電臺收到消息后點(diǎn)亮接收信號指示燈。PC機(jī)軟件終端停止接收網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的電臺通信數(shù)據(jù)，則向半實(shí)物模擬電臺發(fā)送“RELEASE”消息，半實(shí)物模擬電臺收到消息后熄滅接收信號指示燈。PC機(jī)軟件終端與半實(shí)物模擬電臺之間的處理信令如下表所示：服務(wù)劃分半實(shí)物模擬電臺消息PC機(jī)軟件終端消息開機(jī)通知REGESTERSUCCESS電臺狀態(tài)通知“6字節(jié)特定類型字符串”O(jiān)K/BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)電臺收到語音通信BUSY整個(gè)自定義協(xié)議交互過程如下所示：開機(jī)通知電臺狀態(tài)通知電臺收到語音通信電臺停止接收語音通信(2)邏輯判斷模塊該模塊的功能主要是負(fù)責(zé)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上的廣播消息。在整個(gè)工作過程中，同樣適用了本發(fā)明自定義的協(xié)議和自定義消息。IP網(wǎng)絡(luò)中信令消息交互的協(xié)議定義如下。如果監(jiān)聽到“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，則提取其中的“6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”跟本地電臺的狀態(tài)信息做比對，如果完全相同，則允許兩者建立通信鏈路，同時(shí)回送“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，告知對方電臺，可以建立通信鏈路，否則忽略此消息。如果監(jiān)聽到“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，則立即建立通信鏈路。PC機(jī)軟件終端之間的處理信令如下表2所示：表2：PC機(jī)軟件終端之間交互信令服務(wù)劃分PC機(jī)軟件1終端消息PC機(jī)軟件2終端消息狀態(tài)廣播消息“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”狀態(tài)廣播(3)音頻處理模塊音頻模塊總體結(jié)構(gòu)采用多線程設(shè)計(jì)思路，音頻傳輸模塊總共分配5個(gè)子線程。網(wǎng)絡(luò)信令監(jiān)聽子線程：負(fù)責(zé)監(jiān)聽“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息和“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”；音頻接收子線程：負(fù)責(zé)接收RTP音頻數(shù)據(jù)包并進(jìn)行解碼；音頻發(fā)送子線程：負(fù)責(zé)對采集到的音頻數(shù)據(jù)編碼后進(jìn)行RTP打包發(fā)送；音頻播放子線程：對解碼后的RTP音頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行本地播放；音頻采集子線程：利用麥克風(fēng)采集音頻數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)放入消息隊(duì)列中。音頻模塊通信流程主線程啟動(dòng)，在初始化時(shí)實(shí)現(xiàn)一些參數(shù)的設(shè)置，如獲取本地IP，設(shè)置程序通信端口Port等。音頻的傳輸分為主動(dòng)發(fā)起通信和被動(dòng)接受通信兩種模式。實(shí)現(xiàn)被動(dòng)接受通信模式：第一步，要時(shí)刻監(jiān)聽外來的“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，因此需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)專用子線程(子線程1)進(jìn)行外來信令消息的監(jiān)聽，線程入口函數(shù)設(shè)為event_listen；第二步，監(jiān)聽到“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息，立即提取其中的“6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”跟本地電臺狀態(tài)進(jìn)行比對，如果完全相同，則轉(zhuǎn)到下一步，否則忽略消息，流程結(jié)束；第三步，如果接收到的信息與本地完全匹配，則回送“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”消息；并啟動(dòng)音頻接收子線程(子線程2)，線程入口函數(shù)設(shè)為os_sound_start_thread；啟動(dòng)音頻發(fā)送子線程(子線程3)，線程入口函數(shù)設(shè)為os_sound_start_out_thread；啟動(dòng)音頻數(shù)據(jù)播放子線程(子線程4)；啟動(dòng)音頻采集子線程(子線程5)。實(shí)現(xiàn)主動(dòng)發(fā)起通信模式(音頻為例)：第一步，用戶按下話筒按鍵PPT鍵，發(fā)出“BC-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”；第二步，如果IP局域網(wǎng)中有與本地電臺狀態(tài)信息完全相同的其他模擬電臺，則會收到“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”的消息；第三步，再次確認(rèn)“RPT-6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)”的6字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)與本地電臺狀態(tài)數(shù)據(jù)完全匹配，則啟動(dòng)音頻接收子線程(子線程2)，線程入口函數(shù)設(shè)為sound_in_thread；啟動(dòng)音頻發(fā)送子線程(子線程3)，線程入口函數(shù)設(shè)為sound_out_thread；啟動(dòng)音頻數(shù)據(jù)播放子線程(子線程4)；啟動(dòng)音頻采集子線程(子線程5)。利用單片機(jī)嵌入式平臺實(shí)現(xiàn)模擬電臺操作的人機(jī)交互操作和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)模擬電臺的語音數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合的方式完成整個(gè)超短波模擬電臺的開發(fā)；自定義半實(shí)物模擬電臺部分單片機(jī)與PC機(jī)軟件終端之間通信的協(xié)議和協(xié)議中用到的消息類型；自定義了各模擬電臺在IP網(wǎng)絡(luò)中信令傳輸時(shí)用到的協(xié)議和協(xié)議中所用到的消息類型。本發(fā)明的基于半實(shí)物仿真的超短波模擬電臺及其實(shí)現(xiàn)方法，整體構(gòu)架采用分布式結(jié)構(gòu)，不需要專門的控制臺，可以依托實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)平臺，利用單片機(jī)技術(shù)開發(fā)半實(shí)物電臺部分，利用C++編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)軟件終端部分，在模擬實(shí)現(xiàn)真實(shí)超短波電臺所有操作功能和通信功能的同時(shí)，降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本；模擬器可以完成真實(shí)裝備的所有功能，在沒有真實(shí)裝備的環(huán)境下利用該模擬器同樣可以達(dá)到預(yù)期的訓(xùn)練效果，解決了實(shí)際裝備訓(xùn)練成本高，對于受訓(xùn)人員電磁輻射危害大，裝備維護(hù)保養(yǎng)困難多的現(xiàn)實(shí)問題；利用計(jì)算機(jī)軟件編程與單片機(jī)硬件嵌入式開發(fā)相結(jié)合的方法，即可以很好地模擬真實(shí)設(shè)備的操作使用，又可以盡量地降低模擬電臺的成本。使用C++語言在PC機(jī)平臺上基于IP局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多媒體網(wǎng)絡(luò)通信編程，實(shí)現(xiàn)模擬電臺的話筒采集到語音數(shù)據(jù)的傳輸；使用C語言在單片機(jī)平臺上進(jìn)行嵌入式開發(fā)，實(shí)現(xiàn)操作人員鍵盤指令的輸入和模擬電臺屏幕信息的顯示。網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)是半實(shí)物超短波模擬電臺應(yīng)用的核心技術(shù)，而IP網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺。多媒體數(shù)據(jù)傳輸與播放技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)等多學(xué)科、多領(lǐng)域融合交叉所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，廣泛用于多媒體新聞發(fā)布、在線直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育和遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域。嵌入式開發(fā)技術(shù)融合了計(jì)算機(jī)軟/硬件技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)。隨著微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，超大規(guī)模集成電路技術(shù)和深亞微米制造工藝已十分成熟，從而使高性能系統(tǒng)芯片的集成成為可能，并推動(dòng)者嵌入式系統(tǒng)向最高級構(gòu)建形式，即片上系統(tǒng)的方向發(fā)展，進(jìn)而促使嵌入式系統(tǒng)得到更深入、更廣泛的應(yīng)用?；谏鲜隹紤]，本專利提出了基于IP網(wǎng)絡(luò)與單片機(jī)的半實(shí)物超短波模擬電臺實(shí)現(xiàn)方法。該方法基于IP網(wǎng)絡(luò)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行語音媒體數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，模擬超短波電臺的無線信道語音傳輸；基于單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)鍵盤指令的輸入和屏幕信息的顯示，模擬超短波電臺的操作使用方法。在語音數(shù)據(jù)傳輸處理中，使用G.711、G.723.1或G.729a協(xié)議編碼從話筒采集到的語音數(shù)據(jù)，利用RTP/RTCP等技術(shù)進(jìn)行語音數(shù)據(jù)的打包盒實(shí)時(shí)信息的交互，單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間所需要的信息交互采用串口通信機(jī)制進(jìn)行，在單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間信息交互和模擬電臺在IP網(wǎng)絡(luò)中的信令交互本發(fā)明自定義了信息與信令交互的協(xié)議和協(xié)議中使用的自定義消息。當(dāng)前第1頁1 2 3