Esploriamo il motore VoIP Mediastreamer2. Parte 5

Il materiale dell'articolo è tratto dal mio canale Zen.

Rilevatore di segnale tonale

Nel passato articolo Abbiamo creato un misuratore di livello del segnale. In questo articolo impareremo a rilevare il segnale tonale.

In passato, quando non tutte le famiglie avevano un televisore e metà di esse cambiava canale con una pinza, apparve una notizia intrigante nelle rassegne della stampa tecnica straniera. Un certo produttore di televisori aveva dotato i suoi apparecchi di un telecomando senza fili. Si sapeva che il telecomando funzionava senza batterie grazie a un approccio insolito: era meccanico e rappresentava un ibrido tra uno strumento musicale — un metalofono — e un revolver. Nel tamburo del revolver si trovavano cilindri metallici di lunghezze diverse e, quando il percussore colpiva uno di essi, il cilindro cominciava a vibrare alla propria frequenza. Presumibilmente a ultrasuoni. L'elettronica nel televisore sentiva questo segnale e, determinandone la frequenza, eseguiva l'azione corrispondente: cambiare canale, regolare il volume o spegnere il televisore.

Oggi tenteremo di ricostruire questo sistema di trasmissione dei comandi utilizzando le nostre conoscenze sul media streamer.

Per simulare il telecomando, utilizzeremo il testo del nostro esempio del generatore tonale. Aggiungeremo al testo il controllo della frequenza del generatore tramite i tasti della tastiera e un ricevitore con un decodificatore, che stamperà sulla console i comandi ricevuti. Dopo la modifica, il generatore deve emettere toni a 6 frequenze, che utilizzeremo per codificare i comandi di aumento/diminuzione del volume, cambio canale e accensione/spegnimento della televisione. Per configurare il rivelatore si utilizza la struttura:

struct _MSToneDetectorDef{  
     char tone_name[8];     
     int frequency; /**< Frequenza prevista del tono */ 
     int min_duration; /**< Durata minima del tono in millisecondi */ 
     float min_amplitude; /**< Ampiezza minima del tono, 1.0 corrisponde al livello normalizzato di 0dbm */
};

typedef struct _MSToneDetectorDef MSToneDetectorDef;

È possibile passare al rilevatore 10 di queste strutture, consentendo di configurare un rilevatore per rilevare dieci segnali bimodali. Ma noi utilizzeremo solo sei segnali unimodali. Per trasmettere le impostazioni al rilevatore si utilizza il metodo MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN.

Affinché il rivelatore possa avvisarci che un segnale con le frequenze desiderate è entrato, dobbiamo fornirgli una funzione di callback che verrà eseguita in tal caso. Questo avviene tramite la funzione ms_filter_set_notify_callback(). Come argomenti riceve un puntatore al filtro, un puntatore alla funzione di callback e un puntatore ai dati che desideriamo passare alla funzione di callback (dati utente).

Quando il rivelatore viene attivato, la funzione di callback riceverà i dati utente, un puntatore al filtro del rivelatore, un identificatore dell'evento e una struttura che descrive l'evento:

/** * 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;

Il diagramma strutturale di elaborazione del segnale è mostrato nell'immagine principale.

E ora il codice del programma con commenti.

/* 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);
    }
}

Compiliamo e avviamo il programma. Se tutto funziona correttamente, dopo l'avvio dovremmo ottenere un comportamento simile a questo:

$ ./mstest4
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Parametri sconosciuti 0
ALSA lib control.c:954:(snd_ctl_open_noupdate) CTL non valido default:0
ortp-warning-Impossibile collegare il mixer alla scheda: Argomento non valido
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Parametri sconosciuti 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) PCM sconosciuto default:0
ALSA lib conf.c:4738:(snd_config_expand) Parametri sconosciuti 0
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) PCM sconosciuto default:0
ortp-warning-Strano, la scheda audio Intel 82801AA-ICH sembra non essere capace di nulla, riprovando con plughw...
Premi il tasto comando, poi invio.
Per terminare il programma, inserisci 0.
ortp-warning-alsa_set_params: periodsize:256 Utilizzando 256
ortp-warning-alsa_set_params: period:8 Utilizzando 8

Premi qualsiasi tasto da "1" a "6", confermando con il tasto "Invio", dovrebbe apparire un elenco simile a questo:

2
Comando inviato: 2
                      Comando ricevuto: V-
1
Comando inviato: 1
                      Comando ricevuto: V+
3
Comando inviato: 3
                      Comando ricevuto: C+
4
Comando inviato: 4
                      Comando ricevuto: C-
0
$

Vediamo che i toni dei comandi vengono inviati correttamente e il rilevatore li riconosce.

Nell'articolo successivo, ci occuperemo della trasmissione del segnale audio su rete Ethernet utilizzando il protocollo RTP e lo applicheremo immediatamente nel nostro telecomando.

Fonte: habr.com