韓云龍

(中國礦業(yè)大學(北京)機電與信息工程學院，北京100083)

網(wǎng)絡收音機的主要功能是播放因特網(wǎng)上的直播或者點播的音頻流，可以支持WMA、Real Audio、MP3等多種音頻格式[1-3]?？梢灾С值牧髅襟w協(xié)議有：實時流媒體協(xié)議 RTSP、流媒體傳輸協(xié)議 RTP、Real Works數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議RDT、超文本傳輸協(xié)議HTTP等?？梢灾С指鶕?jù)國家、數(shù)據(jù)速率和年齡來選擇直播或者點播的節(jié)目。通用即插即用 UPnP（Universal Plug and Play）主要用于實現(xiàn)設備的智能互聯(lián)互通，使用UPnP協(xié)議不需要設備驅(qū)動程序，因此使用UPnP建立的網(wǎng)絡是介質(zhì)無關的，它可以運行在幾乎所有的操作系統(tǒng)平臺之上，可以使用 C、C++、JAVA和VB等開發(fā)語言，使得在辦公室、家庭和其他公共場所方便地構建設備相互聯(lián)通的網(wǎng)絡環(huán)境[4-6]。UPnP媒體播放器及網(wǎng)絡收音機是一個內(nèi)置UPnP協(xié)議的嵌入式音頻流媒體播放器。它可以連接任何內(nèi)置UPnP服務器的設備，比如PC或者MHG等。通過局域網(wǎng)連接UPnP服務器時，設備的功能是作為UPnP媒體播放器；當通過因特網(wǎng)連接網(wǎng)絡電臺的多媒體服務器時，此時該設備作為網(wǎng)絡收音機工作。圖1所示為UPnP媒體播放器及網(wǎng)絡收音機的兩種工作模式。

圖1 UPnP媒體播放器及網(wǎng)絡收音機兩種工作模式的關系

1 硬件設計

硬件系統(tǒng)主要由以下幾部分構成：主芯片F(xiàn)rontier Silicon 的 FS1020、WiFi模塊 muRata SP-8HGC-D、電源和音頻管理單元AS3654、前面板控制和顯示芯片CY8C21434、三波段雙模射頻接收器FS1110以及32 MB的Flash和32 MB的SDRAM。硬件結構如圖2所示。

圖2 硬件框架圖

主控芯片F(xiàn)S1020主要針對數(shù)字音頻播放器設計，內(nèi)置一顆 64 bit的 DSP和一顆 16 bit的 RISC，可以支持4個獨立硬件線程。FS1020有以下一些主要功能：On-chip CXO只需要非常低的外部晶振；DAB信道解碼(1.8 Mb/s)無需外置SDRAM；可選的針對內(nèi)核的片上電源供應切換模式 SMPS（Switched-Mode Power Supply)；通過整合混合信號組件（ADC、PLL、Power-on reset、DCXO、SMPS和stereo DAC）獲得最小數(shù)量的系統(tǒng)組件；通過高配置SPI或者并行DVB-SP接口，無縫連接媒體處理器，從而獲得DMB-T的全解碼；通過串行口可以把服務數(shù)據(jù)傳送到主控端(SCP、SPI、UART)。前面板按鍵采用電容式按鍵CapSense技術。這種技術在便攜式播放器中大量使用(如iPod)，使用靈活、壽命長且外觀美觀。WiFi模塊 muRata SP-8HGC-D支持 802.11b/g，封裝小,性能穩(wěn)定。電源控制采用高度集成電源供應和監(jiān)控，電池管理和充電的解決方案AS3654整合了系統(tǒng)電源管理所需的一切資源，如時鐘、中斷、電壓和溫度監(jiān)控等。

2 軟件設計

網(wǎng)絡收音機軟件設計中含有UPnP控制點模塊、UPnP播放器模塊和一個網(wǎng)絡電臺門戶網(wǎng)站接口模塊（Portal Interface）。這樣，網(wǎng)絡收音機實際上就是一個以網(wǎng)絡電臺門戶網(wǎng)站（Portal）為服務器的UPnP播放器。圖3為網(wǎng)絡收音機的系統(tǒng)結構圖。

網(wǎng)絡電臺門戶網(wǎng)站接口模塊提供UPnP控制點和系統(tǒng)控制模塊對網(wǎng)絡電臺門戶網(wǎng)站的接口，主要提供設備注冊、登錄、認證、目錄服務器的瀏覽和搜索以及報告門戶網(wǎng)站各種狀態(tài)的功能。流媒體傳輸控制模塊可以支持全球10 000多個網(wǎng)絡電臺所使用的絕大部分的流媒體傳輸協(xié)議。工作流程如下：(1)UPnP控制點通過網(wǎng)絡電臺門戶網(wǎng)站接口登錄門戶網(wǎng)站，認證通過后，門戶網(wǎng)站會把預先定義好的設備描述文檔回傳給UPnP控制點，設備發(fā)現(xiàn)工作完成；(2)網(wǎng)絡收音機通過預先定義好的接口在目錄服務器中瀏覽和搜索網(wǎng)絡電臺。目錄服務器是一個包含全球10 000多個電臺詳細信息的數(shù)據(jù)庫，包括URL、編碼類型、帶寬、流媒體服務器類型等；(3)如果選定播放某一個電臺，網(wǎng)絡電臺門戶網(wǎng)站會把電臺URL等相關信息回傳給UPnP控制點；(4)UPnP控制點根據(jù)回傳的信息，啟動帶外傳輸，UPnP媒體播放器開始解碼播放網(wǎng)絡電臺傳來的音頻流媒體數(shù)據(jù)。下面重點介紹幾個模塊的軟件實現(xiàn)。

2.1 瀏覽

瀏覽(Browse)是網(wǎng)絡收音機最重要的功能之一。其功能是從網(wǎng)絡電臺門戶網(wǎng)站上按照UPnP標準格式下載特定的節(jié)目列表。瀏覽功能的執(zhí)行順序圖如圖4所示。

2.2 搜索

搜索的動作與瀏覽的動作類似，都需要以一個ContainerID開始。搜索請求通過HTTP GET來實現(xiàn)，其使用格式如下：

GET http：//Portal.pure.com/ContentDirectory/Control?action=Search&ContainerID={value}&SearchCriteria={value}&Filter={value}&StartingIndex ={value}&RequestedCount ={value}&SortCriteria={value}

這個命名需要以下參數(shù)：

ContainerID：開始搜索的包容器的ID，如果是0就從根目錄開始搜索。

SearchCriteria：一個描述要搜索什么的字符串。特定的搜索標準是所能支持的搜索標準的一個子集。服務器所支持的搜索集合可以通過GetSearchCriteria請求獲得。

濾波器：一個逗號分割的屬性列表，描述決定什么數(shù)據(jù)會在反饋中被返回。強制域是總被返回的(如標題)。

StartingIndex：一個以零開始的偏移，描述結構中第一個返回值在搜索結構中的偏移量。

RequestedCount：返回結果的數(shù)目。0表示全部。

SortCriteria：一個逗號分割的屬性列表，描述如何排列結果。

盡管UPnP AV提供了廣泛的標準字符串，但Portal只支持其中有限的一部分。

2.3 喜好節(jié)目管理

喜好節(jié)目管理主要有增加、刪除和清除喜好節(jié)目列表功能，具體功能實現(xiàn)如下：

(1)增加喜好節(jié)目（Add Favorite）

這個命令可以在服務器上喜歡節(jié)目列表中增加喜歡的節(jié)目。

X_AddFav要求用HTTP POST命令，形式如下：

POST http：//Portal.pure.com/ContentDirectory/Control

參數(shù)如下：

action=X_AddFav&pure：Bookmark={value}&ParentID={value}

(2)刪除喜好節(jié)目（Remove Favorite）

這個命令可以在服務器上喜歡節(jié)目列表中刪除喜歡的節(jié)目。

X_RemoveFav要求用HTTP POST命令，一般的命令格式如下：

POST http：//Portal.pure.com/ContentDirectory/Control

參數(shù)如下：

action=X_RemoveFav&pure：Bookmark={value}&ParentID={value}

(3)清除喜好節(jié)目列表（Clear Favorite List）

這個命令可以在服務器上清除喜歡節(jié)目列表。

X_ClearFav要求用HTTP POST命令，形式如下：

POST http：//Portal.pure.com/ContentDirectory/Control

參數(shù)如下：

action=X_ClearFav

3 測試結果

測試環(huán)境如下：本地無線路由器：Belklin Wireless G Router；因特網(wǎng)連接類型：ADSL(帶寬 2 Mb/s)。

測試結果：可以鏈接播放全球絕大部分的網(wǎng)絡收音機電臺。但是個別電臺聲音不連續(xù) (如英國的Purple Radio)，大概每10 s就有一個斷音。初步分析是因為這個電臺碼率較高(比特率是 128 kb/s)，而電臺所在位置較遠，時延太大(大約 500 ms)，因此導致接收端緩存器下溢。需要進一步加以改進。

圖5所示為英國BBC廣播電臺的網(wǎng)絡收音機測試示例。

[1]黃興嘉.基于ARM嵌入式系統(tǒng)的電子移動視聽板的開發(fā)與研究[D].長春：吉林大學，2004.

[2]卓碧華，陳良銀，胡大裟，等.基于 ARM內(nèi)核的網(wǎng)絡收音機的設計與實現(xiàn)[J].西南民族大學學報(自然科學版)，2007，33(4)：188-191.

[3]袁海林.基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡收音機的設計[J].微計算機信息，2007，23(20)：129-131.

[4]謝國.基于UPnP協(xié)議的AV體系架構的研究與實現(xiàn)[D].上海：華東師范大學，2007.

[5]張群哲.基于 UPnP的數(shù)字家庭研究[D].長沙：國防科學技術大學，2004.

[6]范新運.基于UPnP的家庭智能系統(tǒng)研究與實踐[D].西安：西北工業(yè)大學，2005.