Esploriamo il motore VoIP Mediastreamer2. Parte 5

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

Rilevatore di segnale tonale

Nell'articolo precedente abbiamo chiarito il corretto completamento dei programmi che utilizzano il mediastreamer. Abbiamo creato un misuratore di livello del segnale. In questa parte impareremo a rilevare un segnale tonale.

Nei tempi passati, quando non ogni famiglia aveva una televisione e metà di esse cambiava canale con un paio di pinze, nel panorama della stampa tecnica straniera emerse una notizia intrigante: uno dei produttori di televisori aveva dotato i suoi apparecchi di un telecomando wireless senza batterie. Si sapeva che il telecomando funzionava grazie a un approccio insolito: era meccanico e rappresentava un ibrido tra uno strumento musicale — il metalofono — e un revolver. Nel tamburo del revolver c'erano cilindri metallici, di lunghezze diverse, e quando il percussore colpiva uno di essi, il cilindro cominciava a vibrare alla sua frequenza propria. Presumibilmente a ultrasuoni. L'elettronica nella televisione udiva questo segnale e, identificandone la frequenza, eseguiva l'azione corrispondente: cambiare canale, modificare il volume, spegnere la TV.

Oggi cercheremo 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 di generatore tonale. Aggiungeremo al suo interno il controllo della frequenza del generatore dalla pressione dei tasti e un ricevitore con decodificatore che visualizzerà nella console i comandi ricevuti. Dopo la modifica, il generatore dovrà emettere segnali tonali a 6 frequenze, con cui coderemo i comandi per aumentare/diminuire il volume, cambiare canale, accendere/spegnere la TV. Per impostare il rilevatore, si utilizza la seguente struttura:

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

typedef struct _MSToneDetectorDef MSToneDetectorDef;

Al rilevatore possono essere passate 10 di queste strutture, permettendo così di configurare un solo rilevatore per rilevare dieci segnali tonali doppi. Ma noi utilizzeremo solo sei segnali tonali semplici. Per trasmettere le impostazioni al rilevatore si utilizza il metodo MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN.

Affinché il rivelatore possa informarci che un segnale con le frequenze desiderate è stato ricevuto all'ingresso, dobbiamo fornirgli una funzione di callback che verrà eseguita in questo caso. Questo si fa 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 inviare alla funzione di callback (dati dell'utente).

Quando si attiva il rivelatore, la funzione di callback riceverà i dati dell'utente, un puntatore al filtro del rivelatore, l'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;

Lo schema della lavorazione del segnale è mostrato nell'immagine di intestazione.

Ora passiamo al codice del programma con i 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, al termine dell'esecuzione 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 in grado di nulla, riprovando con plughw...
Premi il tasto comandi e 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

Premiamo qualsiasi tasto da "1" a "6", confermando con il tasto "Enter", dovrebbe risultare un output 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
$

Possiamo vedere che i toni dei comandi sono stati inviati con successo e il rivelatore li ha rilevati.

Nell'articolo successivo affronteremo la trasmissione del segnale audio attraverso la rete Ethernet utilizzando il protocollo RTP e lo applicheremo immediatamente nel nostro telecomando.

Fonte: habr.com