有害動物智能聲防系統中音頻控制子系統的研制
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2.2 方案1的軟件設計
圖3是音頻控制子系統構建方案1的軟件流程。上電后，音頻控制子系統先完成各種外圍設備(包括SD卡、DAC芯片以及LCD等)的檢測和初始化，隨后進入工作循環。首先對工作模式變量進行判斷，若是觸發模式，則返回重做判斷；若為隨機模式，則調用隨機數生成子程序，隨機生成一個等待時間并延時等待，然后從存儲器中讀取聲防目標變量指定的音頻文件并解碼播放。在整個工作循環過程中，音頻控制子系統開放串口中斷。當串口接收到來自無線通信模塊的信息時，即產生串口中斷。中斷處理程序對接收到的信息進行判斷，若是來自探測節點的聲防命令，且當前處于觸發工作模式，則根據最近更新的聲防目標播放對應的音頻文件，然后通過無線通信模塊向總控制器返回一個執行記錄，用于統計該地區有害動物的出沒規律；如果不是聲防命令，而是來自總控制器的信息，則更新對應的控制變量，例如工作模式、間隔時間范圍、聲防目標文件、音量大小等。本文引用地址：http://www.j9360.com/article/163084.htm
音頻控制子系統構建方案1的軟件，從功能上主要分為隨機數生成、SD卡驅動、FAT文件管理、串口通信以及解碼控制等5部分。
隨機數生成子程序通過調用庫函數rand()，在間隔時間變量確定的范圍內生成一個隨機數并執行延時。
SD卡驅動實現在SPI方式下以扇區（512 B）為單位對SD卡上數據的讀寫。
由于存儲器上一般使用FAT文件格式存放和管理文件，FAT文件管理子程序可實現對存儲器上文件目錄、數據存放位置的管理，以及在SD卡驅動下讀取指定文件的數據。
串口通信子程序實現串口初始化和以字節為單位的數據收發，并在此基礎上實現以幀為單位且帶有數據校驗的串口通信。在本方案的串口協議中，1幀數據包括8個字節。其中，第1字節是約定起始標志；第2字節為發送者地址；第3字節是消息種類（如“更新聲防目標”、“改變音量大小”等）；第4～7字節是消息參數；第8字節為前7個字節的和，用于校驗數據傳輸的正確性，以保證通信的可靠性。
解碼控制子程序是音頻控制子系統軟件的重要部分，由于單片機上集成了MP3硬件解碼器，用戶無需關心解碼的具體過程，只要設置好解碼器參數并及時將數據送入解碼緩沖區即可。MP3音頻文件內容分3部分，首、尾2部分用于記錄音頻文件名稱、制作者等信息；中間部分以幀為單位存放壓縮音頻數據，幀頭中包含有音頻文件的文件類型、采樣率、比特率、聲道數等信息。在播放指定的MP3音頻文件時，單片機先通過FAT文件管理子程序讀取指定文件一個扇區的數據，并以此設置好硬件解碼器相關參數；然后，將音頻數據依次寫入解碼器緩沖區，解碼器自動對MP3數據解碼，并將解碼后的數據送入DAC。為實現連續播放，解碼控制子程序需要保證在解碼數據緩沖區空閑時及時寫入待解碼的數據。
3 方案2的構建及實現
3.1 方案二的硬件結構及實現
方案2為音頻控制子系統的“ARM微處理器+軟件解碼”構建，該方案的硬件結構如圖4所示。ARM微處理器選用了三星公司生產的S3C2440芯片，并擴展了64 MB FLASH，用于存儲引導程序和操作系統內核等，同時，還擴展了64 MB SDRAM作為程序的運行空間。S3C2440基于ARM920T內核，工作頻率達400 MHz，集成有SD、USB Host、LCD、音頻、視頻等豐富的外設接口，并提供有130個I/O口，是一款高性能、低功耗微處理器芯片[3]。無線通信模塊通過RS-232串口與微處理器相連。由于S3C2440上的USB HOST接口只支持USB1.1協議，考慮到兼容性，該方案中仍選擇SD卡作為存儲器，并以SD方式對其進行讀寫。S3C2440集成有LCD和觸摸屏控制器，可根據需要選擇相應的人機交互設備，例如點陣式LCD。S3C2440通過I2S音頻接口與具有A/D和D/A功能的低功耗音頻處理芯片UDA1341相連，實現音頻信號的采集和輸出。該系統經以太網控制芯片DM9000A接入以太網，用于與微機相連進行開發調試。為提高系統硬件的電磁兼容性能及可擴展性，硬件設計上采用了核心板+擴展板的模塊化結構。核心板上包括S3C2440、FLASH和SDRAM芯片，其借助插針與擴展板相連。擴展板集成了各種外圍芯片和接口，可據實際需求更改設計方案，方便系統硬件的擴展升級。
3.2 方案2的軟件設計
方案2的軟件結構分為3層，見圖5。軟件開發平臺采用了嵌入式Linux操作系統。Linux是一種穩定、高效、免費的開源操作系統，不僅支持多種體系結構和大量硬件設備，而且其內核可據實際需求裁剪。
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