Разучаване на VoIP-движка Mediastreamer2. Част 5

Материалът на статията е взет от моя дзен-канал.

Откривател на тонален сигнал

В предходната статията Създадохме измерител на нивото на сигнала. В него ще научим как да откриваме тонален сигнал.

В миналото, когато не всяко семейство разполагаше с телевизор, а половината от тях сменяха каналите с помощта на клещи, в рецензиите на чуждата техническа преса се появи интригуваща новина, че един от производителите на телевизори е осигурил на своите устройства дистанционно безжично управление. От подробностите беше известно, че дистанционното работи без батерии благодарение на необикновения подход — то беше механично и представляваше хибрид на музикален инструмент — металофон и револвер. В барабана на револвера имаше метални цилиндри, различни по дължина, и когато капсулата удареше един от тях, цилиндърът започваше да звучи на собствената си честота. Предполага се, че на ултразвук. Електрониката в телевизора чуваше този сигнал и, определяйки неговата честота, изпълняваше съответното действие — сменяше канала, регулираше звука или изключваше телевизора.

Днес ще опитаме да направим реконструкция на тази система за предаване на команди, като използваме нашите знания за медиастримера.

За да симулираме дистанционното, ще използваме текста на нашия пример за тонален генератор. Ще добавим управление на честотата на генератора от натискания на клавиатурата и приемник с декодер, който ще извежда приетите команди в конзолата. След промените, генераторът трябва да издава тонални сигнали с 6 честоти, с които ще кодира командите за увеличаване/намаляване на звука, смяна на канала, включване/изключване на телевизора. За настройка на детектора се използва структурата:

struct _MSToneDetectorDef{  
     char tone_name[8];     
     int frequency; 
     int min_duration; 
     float min_amplitude; 
};

typedef struct _MSToneDetectorDef MSToneDetectorDef;

На детектора могат да се предадат 10 такива структури, по този начин един детектор може да бъде настроен за откриване на десет двутонални сигнала. Но ние ще използваме само шест еднотонални сигнала. За предаване на настройките на детектора се използва методът MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN.

За детекторът да ни уведомява, когато сигнал с желаните честотни компоненти постъпи на входа му, трябва да му предоставим функция за обратен повик, която той ще стартира в такъв случай. Това става с помощта на функцията ms_filter_set_notify_callback(). Като аргументи тя получава указател към филтъра, указател към функцията за обратен повик и указател към данните, които искаме да предадем на функцията за обратен повик (потребителски данни).

При сработка на детектора, функцията за обратен повик ще получи потребителските данни, указател към детекторния филтър, идентификатор на събитието и структура, описваща събитието:

/** * Structure carried as argument of the MS_TONE_DETECTOR_EVENT**/
struct _MSToneDetectorEvent{ 
      char tone_name[8];       /* Имя тона которое мы ему назначили при настройке детектора. */
      uint64_t tone_start_time;   /* Время в миллисекундах, когда тон был обнаружен. */
};

typedef struct _MSToneDetectorEvent MSToneDetectorEvent;

Структурната схема за обработка на сигнала е показана в заглавната картинка.

А сега кодът на програмата с коментарите.

/* Файл mstest4.c Имитатор пульта управления и приемника. */
#include <mediastreamer2/msfilter.h>
#include <mediastreamer2/msticker.h>
#include <mediastreamer2/dtmfgen.h>
#include <mediastreamer2/mssndcard.h>
#include <mediastreamer2/msvolume.h>
#include <mediastreamer2/mstonedetector.h>

/* Подключаем заголовочный файл с функциями управления событиями
 * медиастримера. */
#include <mediastreamer2/mseventqueue.h>

/* Функция обратного вызова, она будет вызвана фильтром, как только он
 * обнаружит совпадение характеристик входного сигнала с заданными. */
static void tone_detected_cb(void *data, MSFilter *f, unsigned int event_id,
        MSToneDetectorEvent *ev)
{
    printf("                      Принята команда: %sn", ev->tone_name);
}

int main()
{
    ms_init();

    /* Создаем экземпляры фильтров. */
    MSFilter  *voidsource = ms_filter_new(MS_VOID_SOURCE_ID);
    MSFilter  *dtmfgen = ms_filter_new(MS_DTMF_GEN_ID);
    MSFilter  *volume = ms_filter_new(MS_VOLUME_ID);
    MSSndCard *card_playback =
        ms_snd_card_manager_get_default_card(ms_snd_card_manager_get());
    MSFilter  *snd_card_write = ms_snd_card_create_writer(card_playback);
    MSFilter  *detector = ms_filter_new(MS_TONE_DETECTOR_ID);

    /* Очищаем массив находящийся внутри детектора тонов, он описывает
     * особые приметы разыскиваемых сигналов.*/
    ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_CLEAR_SCANS, 0);

    /* Создаем источник тактов - тикер. */
    MSTicker *ticker=ms_ticker_new();

    /* Соединяем фильтры в цепочку. */
    ms_filter_link(voidsource, 0, dtmfgen, 0);
    ms_filter_link(dtmfgen, 0, volume, 0);
    ms_filter_link(volume, 0, detector, 0);
    ms_filter_link(detector, 0, snd_card_write, 0);

    /* Подключаем к фильтру функцию обратного вызова. */
    ms_filter_set_notify_callback(detector,
            (MSFilterNotifyFunc)tone_detected_cb, NULL);

    /* Подключаем источник тактов. */
    ms_ticker_attach(ticker,voidsource);

    /* Создаем массив, каждый элемент которого описывает характеристику
     * одного из тонов, который требуется обнаруживать: Текстовое имя
     * данного элемента, частота в герцах, длительность в миллисекундах,
     * минимальный уровень относительно 0,775В. */  
    MSToneDetectorDef  scan[6]=
    {
        {"V+",  440, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить громкость". */
        {"V-",  540, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить громкость". */
        {"C+",  640, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить номер канала". */
        {"C-",  740, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить номер канала". */
        {"ON",  840, 100, 0.1}, /* Команда "Включить телевизор". */
        {"OFF", 940, 100, 0.1}  /* Команда "Выключить телевизор". */
    };

    /* Передаем в детектор тонов приметы сигналов. */
    int i;
    for (i = 0; i < 6; i++)
    {
        ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN,
                &scan[i]);
    }

    /* Настраиваем структуру, управляющую выходным сигналом генератора.*/
    MSDtmfGenCustomTone dtmf_cfg;
    dtmf_cfg.tone_name[0] = 0;
    dtmf_cfg.duration = 1000;
    dtmf_cfg.frequencies[0] = 440;
    /* Будем генерировать один тон, частоту второго тона установим в 0.*/
    dtmf_cfg.frequencies[1] = 0;
    dtmf_cfg.amplitude = 1.0;
    dtmf_cfg.interval = 0.;
    dtmf_cfg.repeat_count = 0.;

    /* Организуем цикл сканирования нажатых клавиш. Ввод нуля завершает
     * цикл и работу программы. */
    char key='9';
    printf("Нажмите клавишу команды, затем ввод.n"
        "Для завершения программы введите 0.n");
    while(key != '0')
    {
        key = getchar();
        if ((key >= 49) && (key <= 54))
        {
                printf("Отправлена команда: %cn", key);
            /* Устанавливаем частоту генератора в соответствии с
             * кодом нажатой клавиши.*/
            dtmf_cfg.frequencies[0] = 440 + 100*(key-49);

            /* Включаем звуковой генератор c обновленной частотой. */
            ms_filter_call_method(dtmfgen, MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM,
                    (void*)&dtmf_cfg);
        }
        ms_usleep(20000);
    }
}

Компилираме и стартираме програмата. Ако всичко работи правилно, след старта трябва да получим приблизително такова поведение на програмата:

$ ./mstest4
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Unknown parameters 0
ALSA lib control.c:954:(snd_ctl_open_noupdate) Invalid CTL default:0
ortp-warning-Could not attach mixer to card: Invalid argument
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Unknown parameters 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default:0
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Unknown parameters 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default:0
ortp-warning-Strange, sound card Intel 82801AA-ICH does not seems to be capable of anything, retrying with plughw...
Натиснете клавиша за команда, след това Enter.
За да завършите програмата, въведете 0.
ortp-warning-alsa_set_params: periodsize:256 Using 256
ortp-warning-alsa_set_params: period:8 Using 8

Натискаме произволни клавиши от "1" до "6", потвърждавайки с клавиша "Enter", трябва да получим приблизително такова изходно дело:

2
Изпратена команда: 2
                      Приета команда: V-
1
Изпратена команда: 1
                      Приета команда: V+
3
Изпратена команда: 3
                      Приета команда: C+
4
Изпратена команда: 4
                      Приета команда: C-
0
$

Виждаме, че тоновете на командите успешно се изпращат и детекторът ги открива.

В следващата статия ще се обърнем към предаването на звуков сигнал по мрежа Ethernet с помощта на RTP-протокола и ще го приложим в нашето дистанционно управление.

Източник: habr.com