基于Wifi的電子看板語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

摘要：電子看版廣泛的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，文中介紹了一種新型基于arm嵌入式的工業(yè)電子看板。和傳統(tǒng)的電子看板系統(tǒng)相比，增加了刷卡認(rèn)證、視頻監(jiān)控、語(yǔ)音通話。其中語(yǔ)音通話增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的管理，并能實(shí)現(xiàn)廣播，給現(xiàn)場(chǎng)人員提供實(shí)時(shí)培訓(xùn)等功能。語(yǔ)音系統(tǒng)包括上位機(jī)及嵌入式兩部分組成，語(yǔ)音采用adpcm進(jìn)行壓縮并通過(guò)wifi傳輸，通過(guò)測(cè)試語(yǔ)音輸出清晰、沒(méi)有延遲。
關(guān)鍵詞：電子看板；嵌入式；adpcm；Wifi

     電子看板是看板管理和以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主的信息技術(shù)相結(jié)合的一和管理工具。最初是豐田汽車(chē)公司于20世紀(jì)50年代從超級(jí)市場(chǎng)的運(yùn)行機(jī)制中得到啟示，作為一種生產(chǎn)、運(yùn)送指令的傳遞工具而被創(chuàng)造出來(lái)的。
    傳統(tǒng)的管理看板放在生產(chǎn)線上，實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)線相關(guān)信息一目標(biāo)產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量、合格率等。通過(guò)看板，管理者、生產(chǎn)者只要通過(guò)看板所表示的信息，就可知道流水線的各項(xiàng)生產(chǎn)情況。管理者根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的情況反映，對(duì)下線進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)布指令的系統(tǒng)。指令越是及時(shí)，越有針對(duì)性，那么其生產(chǎn)線每個(gè)環(huán)節(jié)的配合就更加默契，更有效率。筆者給出一種新型電子看板，除了傳統(tǒng)看板功能外，增加了刷卡認(rèn)證、視頻監(jiān)控、語(yǔ)音通話功能。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
    系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

    匯總看板PC機(jī)，安裝Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)。分布在各個(gè)工作組的電子看板硬件采用了以ARM2440為cpu的開(kāi)發(fā)板。主頻400 MHz，軟件為linux操作系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)板上帶有128 M ram、64M Flash、聲卡、usbhost、串口等接口。
    嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成參見(jiàn)圖2所示。

[!--empirenews.page--]
    無(wú)線網(wǎng)卡采用了rt3070無(wú)線網(wǎng)卡接入：USB接口。攝像頭為USB接口。嵌入式系統(tǒng)帶有聲卡、串口等接口。其中串口和IC卡讀卡器相連，獲取IC卡信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到上位機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)信息認(rèn)證并記錄相應(yīng)時(shí)間。
    各個(gè)組根據(jù)距離遠(yuǎn)近布置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示，實(shí)線部分為工廠有線網(wǎng)絡(luò)，虛線部分為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

    下位機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、視頻實(shí)時(shí)向匯總看板傳輸，并可以通過(guò)聲卡傳送實(shí)時(shí)聲音數(shù)據(jù)。
[!--empirenews.page--]
2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)
    語(yǔ)音傳輸采用單聲道，16位，8 000 Hz采樣頻率，每秒采集數(shù)據(jù)16 k。上位機(jī)程序使用delphi編寫(xiě)，調(diào)用windowsAPI-WaveInOpen函數(shù)打開(kāi)設(shè)備。并設(shè)置：
   
    調(diào)用waveInAddBuffer獲取聲音數(shù)據(jù)，得到的聲音數(shù)據(jù)采用自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制。該算法中對(duì)量化步長(zhǎng)的調(diào)整使用了簡(jiǎn)單的映射方法，對(duì)于一個(gè)輸入的PCM值X(n)，將其與前一時(shí)刻的X(n-1)預(yù)測(cè)值做差值得到d(n)，然后根據(jù)當(dāng)前的量化步長(zhǎng)對(duì)d(n)進(jìn)行編碼，再用此sample點(diǎn)的編碼值調(diào)整量化步長(zhǎng)，同時(shí)還要得到當(dāng)前sample點(diǎn)的預(yù)測(cè)值供下一sample點(diǎn)編碼使用。通過(guò)此算法可將樣點(diǎn)編碼成4bit的碼流，一個(gè)符號(hào)位和3個(gè)幅度位。該算法編解碼簡(jiǎn)單只進(jìn)行相減、查表運(yùn)算。對(duì)CPU要求不高。
    壓縮的數(shù)據(jù)通過(guò)idudpclient控件傳輸。參考代碼如下：
    idudpclient 1．host：=IP
    idudoclient 1．port：=PORT
    idudoclient 1．SendBuffer
    idudpclient控件brodcastenable屬性可以打開(kāi)廣播。采用廣播方式，所有下位機(jī)都可以接收到上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包。
    Delphi使用IdUDPServer控件監(jiān)聽(tīng)端口讀取下位機(jī)聲音數(shù)據(jù)，解碼調(diào)用waveOutOpen()，
    waveOutPrepareHeader()，wave()utWrit()播放聲音。程序流程參如圖4所示。

[!--empirenews.page--]
3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)
    下位機(jī)為分布在生產(chǎn)線或者車(chē)間內(nèi)的管理看板。采用linux操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)下把硬件作為一個(gè)設(shè)備文件。文件位于dev目錄下，文件名為dsp，讀取聲音使用read函數(shù)，播放使用write函數(shù)。下位機(jī)軟件同樣啟動(dòng)兩個(gè)線程一個(gè)監(jiān)聽(tīng)相應(yīng)的端口獲取壓縮后的聲音數(shù)據(jù)并解壓播放，另外一個(gè)線程采集聲卡數(shù)據(jù)壓縮后傳送。
    1)首先打開(kāi)設(shè)備文件：
    fd=open(“／dev／dsp”，oflag)；設(shè)置采樣位數(shù)、頻率等。
    2)建立線程1：pthread_create。
    建立udp網(wǎng)絡(luò)連接sockfd()
    讀取聲卡：
    read(fd，inbuf，sizeof(inbuf))；
    3)adpcm編碼并傳輸
    4)建立線程2
    建立udp網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)聽(tīng)端口，獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，解壓縮。
    寫(xiě)入聲卡設(shè)備：
    write(fd，outbuf，sizeof(outbuf))；
    程序流程參如圖5所示。

4 結(jié)束語(yǔ)
    通過(guò)實(shí)踐，新型管理看板能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的反映現(xiàn)場(chǎng)的情況。改善了生產(chǎn)及管理信息傳遞性，并且改善了傳統(tǒng)監(jiān)控的模式，看板安裝方便，無(wú)須考慮布線可以根據(jù)已有的無(wú)線路由自適應(yīng)組網(wǎng)。此外聲音廣播及上下位機(jī)實(shí)時(shí)語(yǔ)音通話方便了管理人員及操作人員。