摘要:對(duì)講機的(de)通(tōng)信距離有限，提出一種通(tōng)過Internet傳輸數字對(duì)講機話(huà)音(yīn)和(hé)數據，擴大(dà)對(duì)講機通(tōng)信範圍的(de)方案。數 字對(duì)講機通(tōng)過串口與計算(suàn)機相連，計算(suàn)機作爲中心站，完成數據的(de)轉發功能，并通(tōng)過Internet傳輸數據。首先設計了(le)數字對(duì) 講機和(hé)計算(suàn)機之間通(tōng)信的(de)串口通(tōng)信協議(yì)，在此基礎上詳細講述了(le)中心站的(de)軟件設計。中心站軟件的(de)設計主要包括三個(gè)部 分(fēn)，對(duì)講機模塊和(hé)計算(suàn)機之間串口通(tōng)信協議(yì)的(de)設計和(hé)實現，通(tōng)過Internet使用(yòng)UDP協議(yì)的(de)數據傳輸;使用(yòng)Access數據庫對(duì) 對(duì)講機用(yòng)戶号碼及中心站IP地址的(de)管理(lǐ)等。通(tōng)過對(duì)中心站軟件的(de)測試表明(míng)，設計的(de)串口通(tōng)信協議(yì)可(kě)行，使用(yòng)中心站軟件能 通(tōng)過該方案有效地擴大(dà)對(duì)講機的(de)通(tōng)信距離。

關鍵詞:數字對(duì)講機;串口通(tōng)信;UDP; Acce s s

中圖分(fēn)類号：TP399 文獻标識碼:B 文章(zhāng)編号：1004-373X(2010)02-073-03

Central Station Software Design for Transmission of Digital Walkie-talkie through Internet

XIN Ran ,XIE Xiaoming

(College of Information Scinece and Technology ,Beijing University of Chemical Technology ^Beijing ,100029 ,China)

Abstract: The communication scope of walkie-talkie is limited ,a scheme which is used for transmission of the voice and data of digital walkie-talkie through Internet to enlarge the communication scope is proposed. The scheme links digital walkie-talkie with computer using serial port ,the computer acts as a central station to forward the data ,and the data is transmitted through Internet. The serial port communication protocol between digital walkie-talkie and computer is designed ,on this basis , the central station software is designed. The software mainly includes three parts ,the design and realization of the communication protocol between walkie-talkie module and computer ,using UDP protocol to transmit data through Internet ,and using Access database to manage the users' number of walkie-talkie and IP address of central station. Through testing the central station software ,it shows that the designed serial port communication protocol is feasible ,using this software through this scheme it can effectively enlarge the communication scope of digital walkie-talkie.

Keywords : digital walkie-takie ; serial port communication ;UDP;Access
0引言

作爲無線通(tōng)信工具，對(duì)講機與移動電話(huà)相比具有自 己的(de)特點，在一對(duì)一、一對(duì)多(duō)的(de)定向專項通(tōng)信中,具有建 立通(tōng)信迅速的(de)特點，尤其是一對(duì)多(duō)的(de)特性是普通(tōng)移動電 話(huà)所不能比拟的(de)。以前對(duì)講機廣泛應用(yòng)于部隊、公安、 安全、救護、公用(yòng)事業等政府部門，随著(zhe)經濟的(de)發展,人(rén) 民對(duì)移動通(tōng)信要求的(de)增加,對(duì)講機逐步開始應用(yòng)于出租 車調度、安保、物(wù)業管理(lǐ)、工地、酒店(diàn)等民用(yòng)場(chǎng)合。但是 對(duì)講機的(de)通(tōng)信距離有限，常規對(duì)講機的(de)通(tōng)話(huà)距離一般爲 3〜5 km[1],某些專業對(duì)講機的(de)通(tōng)信距離可(kě)以達到 10 km以上,而實際通(tōng)話(huà)距離一般隻能爲2〜7 km,在有 高(gāo)大(dà)建築物(wù)或高(gāo)山阻擋的(de)情況下(xià),通(tōng)話(huà)距離還(hái)會相對(duì)短 些。當有系統基站支持時(shí)，對(duì)講機的(de)通(tōng)話(huà)範圍可(kě)達 十幾千米,甚至幾十千米,這(zhè)無疑大(dà)大(dà)增加了(le)系統成本。
收稿日期:2009~08-10
本文探討(tǎo)了(le)一種利用(yòng)Internet傳輸數字對(duì)講機話(huà)音(yīn)和(hé) 數據業務的(de)方法,所使用(yòng)的(de)數字對(duì)講機基于dPMR協 議(yì)。利用(yòng)dPMR協議(yì)[2]實現的(de)對(duì)講機,通(tōng)過撥号建立 呼叫連接,号碼爲7位數字,除話(huà)音(yīn)通(tōng)信外，還(hái)可(kě)實現數 據通(tōng)信，并可(kě)以實現組呼。使用(yòng)該方法組網簡單,可(kě)以 大(dà)幅度降低成本，有效地擴大(dà)對(duì)講機的(de)通(tōng)信距離。

1系統工作原理(lǐ)

通(tōng)過互聯網傳輸數字對(duì)講機話(huà)音(yīn)和(hé)數據的(de)工作原 理(lǐ)如圖1所示。每個(gè)中心站及其所連接的(de)通(tōng)信模塊和(hé) 該範圍的(de)對(duì)講機可(kě)以看成一個(gè)區(qū)域，對(duì)應對(duì)講機号碼的(de) 一個(gè)号段，通(tōng)信模塊與中心站使用(yòng)串口連接，實現數據 的(de)透明(míng)傳輸，将數據發送給中心站處理(lǐ)。假設左側中心 站所在區(qū)域的(de)某一對(duì)講機撥号發起呼叫,其數據信息通(tōng) 過無線信道發送到通(tōng)信模塊再發送到中心站，同時(shí)也(yě)發 送到同一區(qū)域的(de)其他(tā)對(duì)講機，中心站使用(yòng)中心站軟件對(duì) 數據信息解析，若發現被呼對(duì)講機号碼在同一區(qū)域内則

辛然等:數字對(duì)講機互聯網傳輸的(de)中心站軟件設計
軟件技術
不處理(lǐ)，由被呼對(duì)講機接收數據;若發現被呼對(duì)講機号 碼在其他(tā)區(qū)域,中心站軟件則根據被呼号碼查詢其所在 區(qū)域中心站的(de)IP地址,然後将數據通(tōng)過Internet轉發 到該IP地址所對(duì)應的(de)中心站。中心站在整個(gè)對(duì)講機系 統中所起的(de)作用(yòng)是把接收到源對(duì)講機的(de)數據轉發給目 的(de)對(duì)講機,其作用(yòng)與轉發台相同,可(kě)看作是軟轉發。數 字對(duì)講機話(huà)音(yīn)和(hé)工作原理(lǐ)如圖1所示。
x、m•機 x>m•機 x>m•機 x」謂•機
圖1數字對(duì)講機話(huà)音(yīn)和(hé)數據工作原理(lǐ)示意圖
2中心站軟件設計概述

這(zhè)裏重點講述中心站軟件的(de)設計。所用(yòng)的(de)開發環 境是VC++ 6.0,所用(yòng)的(de)編程語言是VC+ +和(hé)MFC。中 心站軟件應實現以下(xià)主要功能。

(1)對(duì)講機号碼,IP地址的(de)管理(lǐ),包括對(duì)講機号碼 及其所在區(qū)域中心站IP地址的(de)注冊、删除、更新等；

(2)通(tōng)過串口與通(tōng)信模塊通(tōng)信,并對(duì)數據解析；

(3)通(tōng)過Internet網将數據轉發給遠(yuǎn)方中心站。 根據要完成的(de)以上三個(gè)功能,中心站軟件的(de)設計也(yě)

應該主要包括三個(gè)模塊：

(1)使用(yòng)Access數據庫管理(lǐ)對(duì)講機号碼和(hé)中心站 IP地址。該模塊在實現上要在用(yòng)戶界面(UI)上留出接 口 ,使得(de)用(yòng)戶能夠通(tōng)過用(yòng)戶界面方便地管理(lǐ)對(duì)講機号碼 和(hé)中心站IP地址,包括添加、删除、修改等；

(2)使用(yòng)MSComm控件實現中心站與對(duì)講機模塊 的(de)串口通(tōng)信。該部分(fēn)也(yě)應該在用(yòng)戶界面上留有接口。 其中，串口端口号,串口通(tōng)信的(de)波特率，以及校驗位、數 據位、停止位等都是用(yòng)戶可(kě)設置的(de)；

(3)使用(yòng)UDP協議(yì)通(tōng)過Internet傳輸數據。該部 分(fēn)米用(yòng)Windows在後台網絡實現編程。下(xià)面分(fēn)别對(duì) 三個(gè)模塊的(de)設計和(hé)實現做(zuò)詳細討(tǎo)論。

3使用(yòng)Access數據庫管理(lǐ)對(duì)講機号碼和(hé)中心站IP 地址

討(tǎo)論的(de)中心站軟件對(duì)講機号碼和(hé)中心站IP地址的(de) 管理(lǐ)釆用(yòng)Access數據庫,具有使用(yòng)簡單,費用(yòng)低廉,對(duì) 機器的(de)配置要求低等特點。當然也(yě)可(kě)以根據實際情況 使用(yòng)其他(tā)數據庫,如MySQL等。所使用(yòng)的(de)數據庫編程

74
接口是MFC ODBC類[3],所設計的(de)數據庫表格至少應 該包括兩個(gè)字段,中心站IP地址字段和(hé)對(duì)講機号碼字 段。同一個(gè)IP地址可(kě)能要對(duì)應許多(duō)不同的(de)對(duì)講機号 碼,還(hái)可(kě)以根據需要加入其他(tā)字段,如中心站所在地字 段,對(duì)講機是否處于漫遊狀态等字段。需要設計的(de)基本 管理(lǐ)功能如下(xià)：

添加當新增對(duì)講機用(yòng)戶時(shí),用(yòng)于添加中心站IP 地址和(hé)對(duì)講機号碼。

删除用(yòng)于删除不需要的(de)對(duì)講機号碼,同時(shí)删除其 所在的(de)整條記錄。

修改對(duì)講機号碼當中心站所在區(qū)域某一對(duì)講機 更換号碼時(shí)用(yòng)來(lái)修改号碼,而中心站IP地址不變。

修中心站IP地址當更換另一台機器作爲中心站 時(shí),應保證以前的(de)中心站IP地址全部修改爲新的(de),而對(duì) 應的(de)對(duì)講機号碼不變。

以上功能的(de)實現需要使用(yòng)CRecordSet類的(de)成員(yuán) 函數[4]。

4中心站與通(tōng)信模塊的(de)通(tōng)信

4.1串口通(tōng)信協議(yì)

中心站與通(tōng)信模塊釆用(yòng)串口進行通(tōng)信。串行通(tōng)信 接口（RS 232)是計算(suàn)機标準配置的(de)通(tōng)信接口，利用(yòng)串 口進行數據通(tōng)信、數據釆集等是計算(suàn)機的(de)重要應用(yòng)領域 之一。利用(yòng)串口的(de)數據傳輸可(kě)以根據具體的(de)實際情況 設計自己的(de)數據交換規則,即通(tōng)信協議(yì)[5]。該系統的(de)串 口通(tōng)信協議(yì)參考了(le) RS 232串口通(tōng)信協議(yì)的(de)格式,靠起 始位和(hé)停止位實現字符的(de)界定或同步,而協議(yì)當中的(de)具 體字段内容則根據dPMR協議(yì)的(de)話(huà)音(yīn)和(hé)數據傳輸來(lái)設 計通(tōng)信過程。所設計的(de)中心站與通(tōng)信模塊間的(de)通(tōng)信協 議(yì)如表1所示。
表1中心站與通(tōng)信模塊通(tōng)信協議(yì)
含義 字節數 說明(míng)
起始符 1 0x7E
源ID 7 1234567
目的(de)ID 7 1234567 ,123 * * *
數據類型 1 
數據幀說明(míng) 1 
數據部分(fēn)長(cháng)度 1 長(cháng)度=n
數據部分(fēn) n 
校驗和(hé) 1 從起始符到數據部分(fēn)結束，按字節求和(hé)
結束符 1 0x7E

4.2協議(yì)說明(míng)

中心站與通(tōng)信模塊的(de)通(tōng)信協議(yì)如下(xià)：

起始符起始符爲1個(gè)字節,取值爲0x7E。

源ID源ID是發送數據對(duì)講機的(de)ID ,其取值爲
7位數字串。

目的(de)ID目的(de)ID是接收數據對(duì)講機的(de)ID ,其取值 爲7位數字串，且後4位可(kě)以爲通(tōng)配符“ * ”，表示該位 可(kě)以爲任意數字。

數據類型數據類型表示通(tōng)信數據的(de)用(yòng)途,根據通(tōng) 信數據的(de)不同作用(yòng)，把數據分(fēn)爲以下(xià)幾類,如表2所示。
表2數據類型分(fēn)類
類型取值 作用(yòng) 類型取值 作用(yòng)
1 請求連接:用(yòng)于語音(yīn)通(tōng)話(huà) 5 圖片文件:無需請求連接
2 斷開連接:用(yòng)于語音(yīn)通(tōng)話(huà) 6 〜255 備用(yòng)
3 語音(yīn) 0 未使用(yòng)
4 短信息:無需請求連接  

數據幀 數據幀的(de)說明(míng)占1字節，其說明(míng)如表3
所示。 表3數據幀說明(míng)
bit 8 bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1
是否文件是否有後 備用(yòng) 名幀,0否，續幀，  1是 0無，1有 

注:該字節的(de)bit 1隻在傳輸文件、短信息時(shí)有意義，傳輸語音(yīn)時(shí)無意 義;bit 2隻在傳輸文件時(shí)有意義。在傳輸文件時(shí)，第一幀爲文件名，從 第二幀開始爲文件内容。

數據長(cháng)度數據長(cháng)度指數據部分(fēn)的(de)長(cháng)度，1個(gè)字 節，取值爲0〜255。

數據部分(fēn)數據部分(fēn)爲實際傳輸的(de)數據，其内容可(kě) 以爲空。

校驗和(hé)檢驗和(hé)的(de)計算(suàn)方法指從起始符開始到數 據部分(fēn)的(de)最後一個(gè)字節，逐字節求和(hé)，然後模256。

結束符結束符爲1個(gè)字節，取值爲0x7E。

4. 3使用(yòng)MSComm控件實現串口通(tōng)信

在實現計算(suàn)機和(hé)串口通(tōng)信時(shí)使用(yòng)MFC的(de) MSComm控件[6]。如前面提到，串口的(de)某些屬性應該 是用(yòng)戶可(kě)設置的(de),如串口的(de)端口選擇，串口通(tōng)信的(de)波特 率，以及校驗位、數據位、停止位的(de)選擇等。使用(yòng) MSComm控件實現串口通(tōng)信的(de)一個(gè)重要函數是On-Comm()函數[7],這(zhè)個(gè)函數是用(yòng)來(lái)處理(lǐ)串口消息事件 的(de),每當串口接收到數據,就會産生一個(gè)串口接收數據 緩沖區(qū)中有字符的(de)消息事件,OnComm()函數就會執 行,在OnComm()函數加入相應的(de)處理(lǐ)代碼就能實現 自已想要的(de)功能。具體的(de)串口通(tōng)信過程應按照(zhào)上文提 到的(de)串口通(tōng)信協議(yì)實現。當中心站接收到串口的(de)數據 時(shí),應該解析出接收數據對(duì)講機的(de)ID ,即目的(de)ID ,因爲 對(duì)講機号碼是惟一的(de),所以據此目的(de)ID查找中心站IP 地址,若IP地址就是本地中心站的(de)IP ,說明(míng)被呼号碼 就在本區(qū)域,則不予處理(lǐ),否則根據中心站IP地址,通(tōng)
過Internet将數據轉發到遠(yuǎn)端中心站,遠(yuǎn)端中心站接收 到數據後再通(tōng)過串口将其發送給該中心站所連接的(de)通(tōng) 信模塊進行數據處理(lǐ)。

5使用(yòng)UDP協議(yì)通(tōng)過Internet傳輸數據

考慮到數據傳輸的(de)實時(shí)性,通(tōng)過Internet傳輸數據 時(shí)米用(yòng)UDP協議(yì),這(zhè)裏使用(yòng)Windows系統的(de)Winsock

API網絡編程接口[8]。由于各中心站軟件是對(duì)等關系， 所以并沒有采用(yòng)客戶機/服務器模型。爲了(le)提高(gāo)接收數 據的(de)成功率和(hé)數據的(de)傳輸效率,程序使用(yòng)兩個(gè)套接字, 一個(gè)套接字用(yòng)來(lái)接收數據,另一個(gè)用(yòng)來(lái)發送數據,發送 和(hé)接收數據使用(yòng)不同的(de)端口。使用(yòng)UDP數據報的(de)套 接字編程模型[9]如下(xià)：

(1)創建套接字,調用(yòng)socket函數。socket函數原 型爲：

SOCKET socket(int af ,int type ,int protocol)

(2)将本地地址與服務端口綁定,這(zhè)個(gè)過程調用(yòng) bind函數完成。該函數原型爲：

int bind ( SOCKET s , const struct sockaddr * name , int

namelen)

此處應該注意将主機字節轉換爲網絡字節[1()]。

(3)當收到串口傳來(lái)的(de)數據,并查到相應的(de)中心站 IP地址後,調用(yòng)sendto函數發送數據。sendto函數原 型爲：

int sendto (SOCKET s ,const char * buf ,int len ,int flags)

(4)接收端等待接收數據,當收到數據時(shí)調用(yòng)rec-from函數接收。函數原型爲：

int recvfrom(SOCKET s ,char * buf ,int len ,int flags ,struct sockaddr *from ，int *fromlen)

(5)調用(yòng)closesocket函數關閉套接字。該函數原

型爲：

int clo sesocket ( SOC KET s)

在進行UDP編程時(shí),從串口傳來(lái)的(de)數據除了(le)根據 串口通(tōng)信協議(yì)從中解出有用(yòng)的(de)字段,如目的(de)ID等,并不 進行處理(lǐ),将數據全部通(tōng)過Internet網進行傳輸,遠(yuǎn)端 中心站接收到數據後,通(tōng)過串口與其所連接的(de)通(tōng)信模塊 進行通(tōng)信,而對(duì)數據的(de)處理(lǐ)則由遠(yuǎn)端通(tōng)信模塊根據串口 通(tōng)信協議(yì)完成。

6結語

這(zhè)裏提出一種通(tōng)過Internet網傳輸數字對(duì)講機話(huà) 音(yīn)和(hé)數據的(de)方案,可(kě)以擴大(dà)對(duì)講機的(de)通(tōng)信距離。重點講

圖5時(shí)鐘(zhōng)、輸入、未知系統輸出、

自适應濾波器的(de)輸出及誤差信号

從圖5的(de)結果可(kě)以看出，自适應濾波器在經過開始 的(de)一段振蕩後，輸出逐漸與未知系統輸出一緻,二者的(de) 誤差逐漸減小到接近零，即實現了(le)無差跟蹤，可(kě)見，該自 适應濾波器實現了(le)對(duì)未知系統的(de)跟蹤和(hé)建模，且有相當 快(kuài)的(de)收斂速度。

5結語

本文用(yòng)Matlab中的(de)Simulink對(duì)LMS算(suàn)法的(de)實現 方法進行了(le)仿真,并在FPGA中實現了(le) LMS算(suàn)法,進 而實現了(le)在FPGA中用(yòng)自适應濾波器對(duì)未知系統的(de)建
模，并對(duì)FPGA設計的(de)系統建模結果用(yòng)Matlab軟件仿 真以增強Quartus的(de)仿真功能，從而得(de)到完整而且直觀 的(de)仿真結果,這(zhè)種系統建模所釆用(yòng)的(de)仿真、實現和(hé)驗證 方法同樣适用(yòng)于消除寬帶信号中的(de)窄帶幹擾、實現自适 應譜線增強以及自适應均衡等[1],具有一定的(de)通(tōng)用(yòng)性。

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自适應濾波器的(de)輸出及誤差信号如圖5所示,其中，輸 入信号同樣爲叠加了(le)随機信号的(de)正弦波。
0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 2 000
-1 0001-i-i-i-i-i-i-i-i-i-1

> 0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 2 000
作者簡介劉豔女(nǚ),1976年出生,陝西寶雞人(rén),碩士研究生,助理(lǐ)工程師。研究方向爲數字信号處理(lǐ)。
(上接第乃頁）

述了(le)這(zhè)一方案中最重要的(de)一部分(fēn)中心站軟件的(de)設計和(hé) 實現。通(tōng)過對(duì)筆者所實現的(de)中心站軟件進行測試表明(míng)， 能夠順利地通(tōng)過Internet實現數字對(duì)講機話(huà)音(yīn)和(hé)數據 的(de)傳輸，到達預期目的(de),并且所提出的(de)方案具有組網簡 單,建設成本低廉的(de)特點。

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作者簡介辛然男(nán)，1985年出生，内蒙古赤峰人(rén),碩士研究生。主要研究方向爲移動通(tōng)信。

謝曉明(míng)男(nán)，1969年出生，江西奉新人(rén),副教授。主要研究方向爲移動通(tōng)信技術和(hé)寬帶通(tōng)信技術。