基于FPGA和Qt技術的音頻廣播系統

　　3 終端設計

　　通過在SoPC中查看并更改SD卡音樂播放系統的鏈接結構，確定了系統的硬件平臺結構如圖3所示，其主要改動為增加了網絡模塊。

　　如圖3所示，系統通過使用Nios II軟核來處理SD卡信息的讀取、發送數據到音頻解碼模塊以及和服務器進行通信。硬件系統軟件的主要處理流程如圖4所示。

　　如圖4所示，當終端上電后，首先將初始化外部設備，設置初始音量等參數。當完成后，等待SD卡插入并掛載，系統創建支持的播放列表。上述初始化工作完成后，等待服務器發送播放命令并解析該播放項在播放列表中的索引值，找到后播放系統中存儲的音頻文件。

　　通常在Nios II軟核上實現UDP協議有兩種方式，一種為使用LwIp的方式進行處理，另一種方式則為自己實現該協議的簡化版本。本系統因所需的通信量較少，為了簡化軟核程序采用了自己實現的方式。自己實現UDP協議主要需要注意的問題有兩點：① ARP協議的實現;② UDP報文的組包和解包操作。組包流程為首先組成UDP數據包，然后組成Ip報文最終生成以太網中傳輸的以太網幀。這些報文格式都可以很容易地通過相關標準得到。同時，在調試系統UDP實現情況時，可通過WireShark網絡監測軟件對通信過程發送的信息進行監控，提高開發效率。

　　在UDP基本通信完成后，設定通信中服務器端命令報文的格式為：@@命令內容@;終端命令報文的格式為：@@終端序列@命令內容@。服務器程序和終端通過解析命令幀中的命令內容進行通信。

　　音頻編解碼芯片WM8731使用I2C協議進行控制，在系統工作過程中，Nios II軟核首先將檢測音頻DAC控制模塊中的FIFO是否滿，如果檢測結果為非滿，則Nios II軟核將通過Avalon總線讀取512字節數據到FIFO中。音頻DAC控制模塊采用48 KHz的采樣頻率將數據送到音頻解碼模塊。目前系統實現所支持的文件格式只有采用48 KHz采樣頻率和16bit采樣深度的wav格式文件。所支持的SD卡文件格式為FAT格式。

　　3 總結

　　本文介紹了一種使用軟硬件相結合實現的網絡定時音頻廣播系統，在Altera原有項目資源的基礎上通過擴展實現網絡通信UDP協議、通信協議制定、服務器程序設計進行設計。從上文中可以看出，本文所實現的平臺目前功能還比較單一，有待于借助網絡平臺的優勢對系統進一步擴展，增加如視頻監控、在線點播、流媒體播放等構成真正意義上的IP廣播方案。

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