Проучване на VoIP двигателя на Mediastreamer2. част 5

Материалът на статията е взет от моя дзен канал.

Тон детектор

В последния Статия Създадохме измервател на нивото на сигнала. В този ще научим как да разпознаваме тонален сигнал.

В миналото, когато не всяко семейство имаше телевизор и половината от тях превключваха каналите с помощта на клещи, в рецензиите на чуждестранната техническа преса се появиха интригуващи новини, че един производител на телевизори оборудва своите устройства с безжично дистанционно управление. От подробностите стана ясно, че дистанционното управление работи без батерии благодарение на използването на необичаен подход - дистанционното управление е механично и представлява хибрид на музикален инструмент - металофон и револвер. Барабанът на револвера съдържаше метални цилиндри с различна дължина и когато ударникът удари един от тях, цилиндърът започна да звъни със собствената си честота. Вероятно на ултразвук. Електрониката в телевизора чу този сигнал и след като определи честотата му, извърши подходящото действие - превключи канала, промени силата на звука, изключи телевизора.

Днес ще се опитаме да реконструираме тази система за предаване на команди, използвайки познанията си за медийния стример.

За да симулираме дистанционно управление, ще използваме текста на нашия пример за тон генератор. Към него ще добавим управление на честотата на генератора от натискане на клавиши и приемник с декодер, който ще извежда получените команди към конзолата. След смяната генераторът трябва да издава тонове от 6 честоти, с които ще кодираме команди за усилване/намаляване на звука, смяна на канала, включване/изключване на телевизора. За конфигуриране на детектора се използва следната структура:

struct _MSToneDetectorDef{  
     char tone_name[8];     
     int frequency; /**<Expected frequency of the tone*/ 
     int min_duration; /**<Min duration of the tone in milliseconds */ 
     float min_amplitude; /**<Minimum amplitude of the tone, 1.0 corresponding to the normalized 0dbm level */
};

typedef struct _MSToneDetectorDef MSToneDetectorDef;

На детектор могат да бъдат дадени 10 от тези структури, така че един детектор може да бъде конфигуриран да открива десет двутонални сигнала. Но ние ще използваме само шест еднотонални сигнала. За прехвърляне на настройки към детектора се използва методът MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN.

За да може детекторът да ни уведоми, че на входа му е постъпил сигнал с желаните честотни компоненти, трябва да му предоставим функция за обратно извикване, която той ще стартира в този случай. Това става с помощта на функцията ms_filter_set_notify_callback(). Като аргументи той получава указател към филтъра, указател към функцията за обратно извикване и указател към данните, които бихме искали да предадем на функцията за обратно извикване (потребителски данни).

Когато детекторът се задейства, функцията за обратно извикване ще получи потребителски данни, указател към филтъра на детектора, идентификатор на събитие 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;

Блоковата схема на обработка на сигнала е показана на заглавната снимка.

Е, сега самият програмен код с коментари.

/* 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);
    }
}

Ние компилираме и изпълняваме програмата. Ако всичко работи правилно, след стартирането трябва да получим нещо като това 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...
Нажмите клавишу команды, затем ввод.
Для завершения программы введите 0.
ortp-warning-alsa_set_params: periodsize:256 Using 256
ortp-warning-alsa_set_params: period:8 Using 8

Натиснете който и да е клавиш от "1" до "6", потвърждавайки с клавиша "Enter", трябва да получите нещо като този списък:

2
Отправлена команда: 2
                      Принята команда: V-
1
Отправлена команда: 1
                      Принята команда: V+
3
Отправлена команда: 3
                      Принята команда: C+
4
Отправлена команда: 4
                      Принята команда: C-
0
$

Виждаме, че командните тонове са изпратени успешно и детекторът ги засича.

В следващата статия ще се обърнем към предаването на аудио сигнал през Ethernet мрежа, използвайки протокола RTP и веднага ще го приложим в нашето дистанционно управление.

Източник: www.habr.com