Изучаваме VoIP двигателя Mediastreamer2. Част 5

Материалът на статията е взет от моя дзен-канал.

Откривател на тонален сигнал

В миналото статии Създадохме измерител на нивото на сигнала. В това, ще научим как да открием тонален сигнал.

В стари времена, когато не всяко семейство имаше телевизор, и половината от тях сменяха каналите с помощта на клещи, в прегледите на чуждестранната техническа преса се появи интересна новина, че един от производителите на телевизори е снабдил своите апарати с дистанционно безжично управление. От детайлите беше известно, че дистанционното работи без батерии благодарение на необичаен подход - дистанционното беше механично и представляваше хибрид на музикален инструмент - металофон и револвер. В барабана на револвера имаше метални цилиндри с различна дължина и когато ударникът удряше един от тях, цилиндърът започваше да звъни на собствената си честота. Предполагаемо на ултразвук. Електрониката в телевизора улавяше този сигнал и, определявайки неговата честота, изпълняваше съответното действие - сменяше канала, променяше силата на звука, изключваше телевизора.

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

За имитация на дистанционното, ще използваме текста на нашия пример за тонален генератор. Ще добавим управление на честотата на генератора от натискания с клавиатурата и приемник с декодер, който ще показва получените команди в конзолата. След промените, генераторът трябва да произвежда 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 структура:

struct _MSToneDetectorDef{  
     char tone_name[8];     
     int frequency; \/**<Очаквана честота на тона*\/ 
     int min_duration; \/**<Мин. продължителност на тона в милисекунди *\/ 
     float min_amplitude; \/**<Минимална амплитуда на тона, 1.0 съответства на нормализираното 0dbm ниво *\/\n};\n\ntypedef struct _MSToneDetectorDef MSToneDetectorDef;

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

За да може детекторът да ни уведоми, че е получил сигнал с търсените честотни компоненти, трябва да му предоставим функция за обратно извикване, която той ще изпълни при такъв случай. Това се прави с помощта на функцията ms_filter_set_notify_callback(). Като аргументи тя получава указател към филтъра, указател към функцията за обратно извикване и указател към данни, които искаме да предадем на функцията за обратно извикване (потребителски данни).

При сработване на детектора функцията за обратно извикване 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 на обработка на сигнала е показана на заглавната картинка.

Сега е време за самия код на програмата 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);
    }
}

Компилираме и стартираме програмата. Ако всичко работи правилно, след стартиране трябва да получим около следното поведение на програмата:

$ ./mstest4
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Непознати параметри 0
ALSA lib control.c:954:(snd_ctl_open_noupdate) Невалиден CTL default:0
ortp-warning-Не можа да се свърже миксера с картата: Невалиден аргумент
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Непознати параметри 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) Невалиден PCM default:0
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Непознати параметри 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) Невалиден PCM default:0
ortp-warning-Странно, звуковата карта Intel 82801AA-ICH не изглежда да е способна на нещо, опитва повторно с plughw...
Натиснете клавиша за команда и след това Enter.
За да завършите програмата, въведете 0.
ortp-warning-alsa_set_params: periodsize:256 Използване на 256
ortp-warning-alsa_set_params: period:8 Използване на 8

Натискаме произволни клавиши от '1' до '6', потвърдявайки с 'Enter', трябва да получим приблизително такъв списък:

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

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

В следващата статия ще се занимаем с предаване на звуков сигнал по Ethernet мрежа с помощта на RTP протокола и веднага ще го приложим в нашия дистанционен контрол.

Източник: habr.com