一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法.pdf

1、10申请公布号CN101958895A43申请公布日20110126CN101958895ACN101958895A21申请号201010287715122申请日20100919H04L29/06200601G10L19/0020060171申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号72发明人毛峡陈立江54发明名称一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法57摘要本发明一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法，多路话音编解码设备作为以太网服务器端，上位机作为客户端。服务器端在无客户端控制请求时，由硬件开关控制多路话音编解码设备的工作状态，在接收到客户端控制请求时，由客户端

2、控制多路话音编解码设备的工作状态并且该设备定时向客户端进行状态反馈；本发明还涉及一种网络控制系统，包括服务器端的FPGA软硬件设计和客户端的控制程序设计。本发明能够降低成本、具有很强的实用性、易用性和鲁棒性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图4页CN101958896A1/1页21一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法，该方法步骤如下步骤1多路话音编解码设备内部的网络模块作为以太网服务器端，建立监听套接字等待客户端的连接请求，并设定由硬件开关控制多路话音编解码设备的工作状态；步骤2当接收到有效的客户端连接请求时，服务器端停止监听套接字

3、，并与该客户端建立通信套接字，准备接收客户端的控制命令；步骤3当接收到客户端设置命令时，服务器端根据帧结构中的命令数据改变多路话音编解码设备的工作状态，并将最新状态反馈给客户端；步骤4当接收到客户端校时命令时，服务器端根据帧结构中的命令数据改变多路话音编解码设备的时间，并将最新时间反馈给客户端；步骤5当接收到客户端更改IP地址命令时，服务器端根据帧结构中的命令数据改变多路话音编解码设备的IP地址，并断开与该客户端的通信套接字，返回步骤1；步骤6当接收到客户端断开连接命令时，服务器端断开与该客户端的通信套接字，返回步骤1。2根据权利要求1所示的网络控制方法对应的网络控制系统，包括如下模块模块1多

4、路话音编解码设备内部的网络服务器模块，其中包括FPGA、FLASH、SDRAM和LAN91C111网络控制芯片；模块11FPGA内部嵌入NIOSII处理器内核，作为嵌入式可编程CPU系统；模块12FLASH用于存储程序文件、系统时间、IP地址等信息，系统上电后首先配制FPGA，使其成为嵌入式可编程CPU系统，然后执行FLASH中存储的程序文件的BOOTLOADER部分，将FLASH中剩余的程序代码搬移到SDRAM中；模块13SDRAM作为嵌入式可编程系统的内存来执行程序代码；模块14LAN91C111网络控制芯片，负责IP层以下的网络连接；模块2上位机的客户端模块基于MFC的CSOCKET封装

5、类建立客户端控制界面，执行网络连接、网络断开、命令设置、设备校时、更改设备IP地址等功能。3根据权利要求1所示的网络控制方法步骤3至步骤5中的帧结构包括帧长1BYTE、设备名称8BYTE、发送时间7BYTE、命令代码12BYTE、命令数据4BYTE等。权利要求书CN101958895ACN101958896A1/5页3一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法一技术领域0001本发明一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法，属于通信技术领域。二背景技术0002在大型应用系统中，多路话音编解码设备常常需要负责多路话音的编码和解码，并实现明密切换以及通过多选一模拟开关实现话音输出切换等，如果全部

6、由硬件控制则非常繁琐和不便。本发明基于以太网技术，在多路话音编解码设备中植入网络控制模块，通过上位机网络控制程序实现多路话音编解码设备的状态控制以及反馈。本发明能够降低成本、具有很强的实用性、易用性和鲁棒性。三发明内容0003本发明一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法，多路话音编解码设备作为以太网服务器端，上位机作为客户端。服务器端在无客户端控制请求时，由硬件开关控制多路话音编解码设备的工作状态，在接收到客户端控制请求时，由客户端控制多路话音编解码设备的工作状态并且该设备定时向客户端进行状态反馈；本发明还涉及一种网络控制系统，包括服务器端的FPGA软硬件设计和客户端的控制程序设计。000

7、41、一种适合于多路话音编解码设备的网络控制方法，该方法步骤如下0005步骤1多路话音编解码设备内部的网络模块作为以太网服务器端，建立监听套接字等待客户端的连接请求，并设定由硬件开关控制多路话音编解码设备的工作状态；0006步骤2当接收到有效的客户端连接请求时，服务器端停止监听套接字，并与该客户端建立通信套接字，准备接收客户端的控制命令；0007步骤3当接收到客户端设置命令时，服务器端根据帧结构中的命令数据改变多路话音编解码设备的工作状态，并将最新状态反馈给客户端；0008步骤4当接收到客户端校时命令时，服务器端根据帧结构中的命令数据改变多路话音编解码设备的时间，并将最新时间反馈给客户端；00

8、09步骤5当接收到客户端更改IP地址命令时，服务器端根据帧结构中的命令数据改变多路话音编解码设备的IP地址，并断开与该客户端的通信套接字，返回步骤1；0010步骤6当接收到客户端断开连接命令时，服务器端断开与该客户端的通信套接字，返回步骤1。00112、与1所示的网络控制方法对应的网络控制系统，包括如下模块0012模块1多路话音编解码设备内部的网络服务器模块，其中包括FPGA、FLASH、SDRAM和LAN91C111网络控制芯片；0013模块11FPGA内部嵌入NIOSII处理器内核，作为嵌入式可编程CPU系统；0014模块12FLASH用于存储程序文件、系统时间、IP地址等信息，系统上电后

9、首先配制FPGA，使其成为嵌入式可编程CPU系统，然后执行FLASH中存储的程序文件的BOOTLOADER部分，将FLASH中剩余的程序代码搬移到SDRAM中；说明书CN101958895ACN101958896A2/5页40015模块13SDRAM作为嵌入式可编程系统的内存来执行程序代码；0016模块14LAN91C111网络控制芯片，负责IP层以下的网络连接；0017模块2上位机的客户端模块基于MFC的CSOCKET封装类建立客户端控制界面，执行网络连接、网络断开、命令设置、设备校时、更改设备IP地址等功能。00183、与1所示的网络控制方法步骤3至步骤5中的帧结构包括帧长1BYTE、设备

10、名称8BYTE、发送时间7BYTE、命令代码12BYTE、命令数据4BYTE等内容。四附图说明0019图1、多路话音编解码设备网络控制拓扑结构；0020图2、网络控制系统硬件结构示意图；0021图3、服务器端程序流程图；0022图4、客户端程序流程图；0023图5、网络传输帧结构。五具体实施方式0024下面结合附图，对本发明所述的技术方案作进一步阐述。0025图1所示多路话音编解码设备网络控制拓扑结构主要分为服务器端和客户端，其中服务器端包括各话音编解码设备的网络模块，客户端指上位机网络控制程序。00261硬件结构0027话音编解码设备的网络模块作为服务器端负责建立监听套接字和与上位机的通信套

11、接字，当与上位机建立网络连接之后负责上位机和话音编解码模块之间的数据传递。其硬件结构包括FPGA、FLASH存储器、SDRAM和LAN91C111网络控制芯片等，如图2所示。0028FPGA0029话音编解码设备网络模块服务器端基于ALTERA的CYCLONE系列FPGA，其中嵌入NIOSII处理器内核，组成以NIOSII为核心的片上可编程系统SOPC，该系统结构包括NIOSII处理器内核、SDRAM控制器、FLASH接口、局域网接口、三个通用I/O接口、两个计时器以及串口控制器UART。其中NIOSII处理器内核负责运行程序；SDRAM控制器负责片外SDRAM的读写访问；FLASH接口负责片

12、外FLASH存储器的读写访问；局域网接口与网络控制芯片LAN91C111连接，负责IP层、数据链路层以及物理层的网络控制，并与上位机进行数据交换；三个通用I/O接口负责与话音编解码设备进行数据交换，其中数据输出接口把上位机发送来的控制命令传给编解码设备，中断输入接受编解码设备中断请求，并将状态数据由数据输入接口读入，最终由局域网发送给上位机；计时器控制系统时间以及定时反馈时间；UART控制器通过串口向PC机发送网络模块自身的工作状态，用于拷机测试时的错误定位。0030FLASH存储器0031FLASH存储器具有速度快、体积小、非易失等优点，可用于存储程序文件、系统时间、IP地址等信息。本发明采

13、用存储容量为32MBIT的AM29LV320D芯片作为FLASH存储器。当系统上电之后，首先通过FPGA最小系统将FPGA配置为以NIOSII为核心的片上可编程系统SOPC，然后执行FLASH中存储的程序文件的BOOTLOADER部分，将FLASH中其余部分说明书CN101958895ACN101958896A3/5页5的主体程序代码搬移到SDRAM中顺序执行，在主体程序执行过程中，FLASH还负责存储通过上位机更新的系统时间以及新的IP地址。0032SDRAM存储器0033本发明采用容量为256MBIT的MT48LC4M32芯片作为系统内存，负责存储系统运行当中的程序代码、堆、栈等数据。00

14、34LAN91C111网络控制芯片0035本发明采用LAN91C111型自适应10MB/S/100MB/S嵌入式以太网控制芯片进行IP层、数据链路层以及物理层的网络控制，并与上位机进行数据交换。00362软件结构0037本发明的软件程序主要包括运行于服务器端片上可编程系统的网络控制程序以及客户端软件控制界面，其中服务器端程序主要负责建立网络监听套接字、执行客户端控制命令、向客户端进行状态反馈等功能，客户端软件主要执行网络连接、网络断开、命令设置、设备校时、更改设备IP地址等功能。程序流程图如图3和图4所示。00383帧结构0039每帧数据长度为32个字节，包括帧长1BYTE、设备名称8BYTE

15、、发送时间7BYTE、命令代码12BYTE、命令数据4BYTE等内容，如图5所示。0040帧长0041占用1BYTE，无符号二进制数，表示数据帧的长度，正常情况下其值为32；0042设备名称0043占用8BYTE，字符型，表示话音编解码设备的名称，如XXXX0001；0044发送时间0045占用7BYTE，为该数据帧的发送时间，其结构如表1所示；0046表1发送时间数据结构0047名称类型占用字节数年整型数据2月无符号二进制数1日无符号二进制数1时无符号二进制数1分无符号二进制数1秒无符号二进制数10048命令代码0049占用12BYTE，字符型，表示服务器与客户端之间的命令格式，包含命令内容

16、和命令说明书CN101958895ACN101958896A4/5页6传递方向，例如客户端向服务器发送状态设置命令表示为“RSETPTTCAPT”，其余命令格式如表2所示；0050表2网络传输命令格式0051名称意义占用字节数RLOGN连接6RSACK命令答复6RDATS状态反馈6RSETP状态设置6RUCLK校时6RCHIP更改IP6APTTTC服务器到客户端6TTCAPT客户端到服务器60052命令数据0053占用4BYTE，无符号二进制数，各个比特位意义如表3至表6所示。0054表3状态设置及反馈命令数据比特位意义0055比特位意义备注0状态反馈设置1表示定时反馈，0表示即时反馈1明密设

17、置1表示明态工作，0表示密态工作2音频输出切换方式1表示硬件开关控制，0表示上位机网络软件控制35八选一开关控制表示模拟八选一开关的音频输出结果，可定制615保留1631定时反馈时间间隔整型数据，单位为秒0056表4连接与校时命令数据比特位意义0057说明书CN101958895ACN101958896A5/5页7比特位意义备注031保留0058表5命令答复数据比特位意义0059比特位意义备注0执行结果1表示执行成功，0表示执行失败131保留0060表6更改IP命令数据比特位意义0061比特位意义备注031新IP地址32位IPV4地址信息说明书CN101958895ACN101958896A1/4页8图1图2说明书附图CN101958895ACN101958896A2/4页9图3说明书附图CN101958895ACN101958896A3/4页10图4说明书附图CN101958895ACN101958896A4/4页11图5说明书附图CN101958895A