CN112039924B - 一种通信设备及通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种通信设备及通信系统，其中，通信设备包括：音频采集器、模数转换器、中央处理器、网络处理装置和通用异步收发接口；通用异步收发接口与预设设备连接；音频采集器采集待发送的模拟音频数据；模数转换器将模拟音频数据转换为数字音频数据，得到初始数字音频数据；中央处理器在初始数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将初始数字音频数据混音为一路数字音频数据，得到第一数字音频数据；中央处理器读取预先配置的目标IP地址，将目标IP地址与第一数字音频数据发送给网络处理装置；网络处理装置通过交换机将第一数字音频数据发送给目标IP地址指示的通信设备。本申请可以减小通信过程中音频数据的噪声，以及无需服务器实现通信。

Description

一种通信设备及通信系统

技术领域

本申请涉及消防通信领域，尤其涉及一种通信设备及通信系统。

背景技术

在实际中，消防通信主要包括消防广播系统和消防电话系统，其中，消防广播系统是单向单路音源语音播放，消防电话系统是1对1的对讲通话，其中，消防广播系统和消防电话系统都传输模拟音频数据，技术比较成熟，运行比较稳定可靠。但是随着技术的飞速发展，对消防广播系统和消防电话系统的应用也日渐广泛，要求也不断提高，现有的消防广播系统还需要实现多播和广播，消防电话系统还需要实现多方通话。

目前，消防广播系统实现多播和广播，以及消防电话系统实现多方通话，系统中各设备间通信所需数据的处理量较大，因此，都需要服务器作为中心枢纽，即由服务器主要的承担数据处理。但是，服务器的成本较高，并且，消防广播系统和消防电话系统通信过程中传输的模拟音频具有较大的噪声。

因此，急需提供一种无需服务器作为中心枢纽，就可以实现消防广播系统实现多播和广播，以及消防电话系统实现多方通话，并且，通信过程中传输的音频数据噪声可以减小的方案。

发明内容

本申请提供了一种通信设备及通信系统，目的在于提供无需服务器作为中心枢纽，使得消防广播系统实现多播和广播、消防电话系统实现多方通话，以及通信传输的音频数据噪声减小的方案。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

本申请提供了一种通信设备，事先配置有唯一的IP地址，包括：音频采集器、模数转换器、中央处理器、网络处理装置和通用异步收发接口；

所述通用异步收发接口，用于与预设设备连接；

所述音频采集器，用于采集待发送的模拟音频数据；

所述模数转换器，用于将所述模拟音频数据转换为数字音频数据，得到初始数字音频数据；

所述中央处理器，用于在所述初始数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将所述初始数字音频数据混音为一路数字音频数据，得到第一数字音频数据；

所述中央处理器，还用于读取预先配置的目标IP地址；所述目标IP地址表示待接收所述第一数字音频数据的通信设备的IP地址；

所述中央处理器，还用于将所述目标IP地址与所述第一数字音频数据发送给所述网络处理装置；

所述网络处理装置，用于将所述第一数字音频数据和所述目标IP地址发送给与所述通信设备连接的交换机；所述交换机通过网络将所述第一数字音频数据发送给所述目标IP地址指示的通信设备。

可选的，还包括：数模转换器和播放器；

所述网络处理装置，还用于在接收到其他通信设备同时发送的数字音频数据的情况下，将接收的数字音频数据传输给所述中央处理器；

所述中央处理器，还用于在接收到的数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将所述多路数字音频数据混音为一路数字音频数据，得到第二数字音频数据，并将所述第二数字音频数据传输给所述数模转换器；

所述数模转换器，用于将所述第二数字音频数据转换为一路模拟音频数据；并将所述一路模拟音频数据传输给所述播放器；

所述播放器，用于播放所述一路模拟音频数据。

可选的，所述中央处理器，用于将多路数字音频数据混音为一路数字音频数据，包括：

所述中央处理器，具体用于以两路数字音频数据为一组，对所述多路数字音频数据进行分组；分别对每组中的两路数字音频数据进行混音，得到混音后的音频数据；在所述混音后的音频数据为多路的情况下，以两路混音后的音频数据为一组，对所述混音后的音频数据进行分组；分别对每组混音后的音频数据进行混音；依次循环，直至得到一路混音后的音频数据。

可选的，所述中央处理器，用于对于任意一组中的两路数字音频数据进行混音，包括：

所述中央处理器，具体用于对该组中的两路数字音频数据进行线性叠加，得到叠加后的一路数字音频数据；对所述叠加后的一路数字音频数据中溢出的音频数据进行补偿，得到补偿后的一路数字音频数据；调整所述补偿后的一路数字音频数据的电平至预设的电平范围内。

可选的，还包括：存储器；

所述中央处理器，还用于将所述一路模拟音频数据，存储于所述存储器。

可选的，还包括：线性输入接口、麦克风输入接口、TF卡接口和U盘接口；

所述音频采集器，用于采集待发送的模拟音频数据，包括：

所述音频采集器，具体用于采集所述线性输入接口、所述麦克风输入接口、所述TF卡接口和所述U盘接口中至少一个接口的模拟音频数据。

可选的，还包括：供电器；所述供电器分别与所述中央处理器和所述网络处理装置连接；

所述供电器，用于为所述中央处理器与所述网络处理装置供电；

所述供电器，还用于为所述音频采集器、所述模数转换器和所述数模转换器分别提供预设电压。

可选的，还包括网络隔离装置；

所述网络隔离装置，用于对所述通信设备进行安全隔离。

本申请还提供了一种通信系统，包括：交换机和多个通信设备；其中，所述多个通信设备事先分别配置有唯一的IP地址；所述多个通信设备，分别与所述交换机连接；

其中，每个所述通信设备为上述任一所述通信设备。

可选的，通信设备的数量为5个；所述交换机的数量为两个；所述两个交换机通过网线连接；

其中，预设数量通信设备分别通过网线与一个交换机连接；剩余的通信设备分别通过网线与另一个交换机连接；其中，所述预设数量的取值小于5。

本申请所述的通信设备及通信系统，一方面，音频采集器采集待发送的模拟音频数据；模数转换器将模拟音频数据转换为数字音频数据，得到初始数字音频数据；中央处理器在初始数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将初始数字音频数据混音为一路数字音频数据，得到第一数字音频数据，即本申请是对数字音频数据进行混音，使得得到的第一数字音频数据的噪声相对于现有技术中的模拟音频数据，因此，采用第一数字音频数据进行通信，可以减小通信过程中音频数据的噪声。

另一方面，中央处理器读取预先配置的目标IP地址，将目标IP地址与第一数字音频数据发送给网络处理装置；网络处理装置将第一数字音频数据和目标IP地址发送给与通信设备连接的交换机；该交换机通过网络将第一数字音频数据发送给目标IP地址指示的通信设备。可以看出，一方面，对于应用系统中的每个通信设备，各自负责各自通信所需的数据进行处理。而现有技术中，应用系统中的全部设备进行通信所需的数据处理都由服务器实现，因此，本申请提供的通信设备对通信所需的数据的计算量，比现有技术中服务器的计算量小，从而，本申请提供的通信设备在现有的技术条件下，能够达到对自己通信所需数据的计算能力。另一方面，本申请为通信设备事先配置了唯一的IP地址，使得应用系统中每个通信设备的IP地址不同，从而，为该通信设备与目标IP地址指示的通信设备之间的直接通信提供了条件，从而，本申请实现了在无需服务器的情况下的通信。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种通信设备的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的又一种通信设备的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的一种通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种通信设备的结构示意图，包括：音频采集器、模数转换器、中央处理器、网络处理装置和通用异步收发接口（Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART）。其中，音频采集器与模数转换器连接，模数转换器和网络处理装置分别与中央处理器连接。

其中，通用异步收发接口分别与中央处理器和预设设备进行连接，其中，预设设备可以为消防广播系统中的设备，也可以为消防电话系统中的设备，在实际中，需要根据具体的应用场景，确定通信设备与哪些设备通过异步收发接口连接。在实际中，本申请实施例提供的通信设备与消防广播系统或消防电话系统中的任意一个设备连接，该设备就可以采用本申请实施例提供的通信设备的功能进行通信。

在本实施例中，通信设备事先配置有唯一的IP地址，其中，具体的配置方式可以包括：在本实施例中，网络处理装置事先配置有通信协议，其中，通信协议可以为LwIP协议，使得本实施例中可以通过LwIP协议为通信设备配置唯一的IP地址。其中，为通信设备配置唯一的IP地址中的唯一表示的含义指：如果一个通信系统包括多个通信设备，则为不同的通信设备分别配置的IP地址不同。例如，假设消防广播系统包括5个设备，每个设备分别连接一个与本申请实施例的通信设备，其中，与5个设备分别连接的通信设备的IP地址不同。需要说明的是，本实施例只是提供了一种为通信设备配置IP地址的方式，在实际中，还可以通过其他方式进行配置，例如，事先在中央处理器中写入，本实施例不对具体的配置方式作限定。

在本实施例中，通信设备即可以向其他通信设备发送数据，也可以接收其他设备发送的数据，其中，向其他通信设备发送数据的原理可以包括：

音频采集器采集待发送的模拟音频数据。

在本实施例中，通信设备还包括线性输入接口、麦克风输入接口、TF卡接口和U盘接口；其中，音频采集器采集待发送的模拟音频数据的过程，具体可以包括：采集线性输入接口、麦克风输入接口、TF卡接口和U盘接口中至少一个接口的模拟音频数据。其中，具体采集哪些接口的模拟音频数据，需要根据实际需求确定。

模数转换器将模拟音频数据转换为数字音频数据，为了描述方便，将转换得到数字音频数据称为初始数字音频数据，并将初始数字音频数据发送给中央处理器。其中， 模数转换器通过将模拟音频数据进行采集和编码，得到数字音频数据。

需要说明的是，在本实施例中，中央处理器具有较高的性能，比如在主频、片内RAM和片上FLASH等方面上的性能，在实际中，本实施例中的中央处理器的型号具体可以为STM32H750VBT6。当然，在实际中，中央处理器的型号还可以为其他，本实施例不对中央处理器的具体型号作限定。

还需要说明的是，在本实施例中，事先在中央处理器中配置了目标IP地址，其中，配置的实现方式可以包括：通过网络处理装置中的通信协议，向中央处理器中配置目标IP地址。其中，目标IP地址表示待发送数据的通信设备的IP地址。即中央处理器，向读取的目标IP地址指示的通信设备发送数据即可。

在本实施例中，中央处理器在发送数据之前，判断初始数字音频数据的声源是否为多个，即初始数字音频数据是否为多路数字音频数据。

在初始数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将初始数字音频数据混音为一路数字音频数据，为了描述方便，将混音得到的一路数字音频数据，称为第一数字音频数据。中央处理器还读取预先配置的目标IP地址，其中，目标IP地址表示待接收数据的通信设备的IP地址，并将读取的目标IP地址与第一数字音频数据发送给网络处理装置。

在初始数字音频数据为一路数字音频数据的情况下，将所述初始数字音频数据作为第一数字音频数据，中央处理器读取预先配置的目标IP地址，并将读取的目标IP地址与第一数字音频数据发送给网络处理装置。

网络处理装置将第一数字音频数据和目标IP地址发送给与该通信设备连接的交换机。交换机通过网络将第一数字音频数据发送给目标IP地址指示的通信设备。在本实施例中，由于可以事先在网络处理装置中配置LwIP协议，因此，网络处理装置可以基于LwIP协议，采用太网传输和组网的方式发送数据。

在本实施例中，通信设备不仅可以向其他通信设备发送数据，还可以接收其他通信设备发送的数据并进行播放，其中，通信设备还需包括：数模转换器和播放器，其中，播放器与数模转换器连接，数模转换器与中央处理器连接。

具体的，通信设备接收其他通信设备发送的数据并进行播放的原理包括：

网络处理装置在接收到其他通信设备同时发送的数字音频数据的情况下，将接收的数字音频数据传输给中央处理器。中央处理器判断接收到的数字音频数据对应的声源是否为多个，即判断接收到的数字音频数据是否为多路数字音频数据。

中央处理器在接收到的数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将多路数字音频数据混音为一路数字音频数据，得到第二数字音频数据，并将第二数字音频数据传输给数模转换器。数模转换器将第二数字音频数据转换为一路模拟音频数据，并将该路模拟音频数据传输给播放器。播放器播放该路模拟音频数据。

中央处理器在接收到的数字音频数据为一路数字音频数据的情况下，无需进行混音处理，而是，将该路数字音频数据作为第二数字音频数据，直接将该第二数字音频数据发送给数模转换器，通过数模转换器将该路数字音频数据转换为一路模拟音频数据，并通过播放器对该路模拟音频数据进行播放。在本实施例中，播放器可以为扬声器，还可以为其他形式的设备，本实施例不对播放器的具体形式作限定。

在本实施例中，通信设备在向其他设备发送数据的过程，以及对接收其他设备发送的数据进行处理的过程中，如果待发送的数据或接收到的数据是多路数字音频数据的情况下，都需要对多路数字音频数据进行混音。其中，混音的过程即是将多路数字音频数据混音为一路数字音频数据。

可选的，在本实施例中，中央处理器将多路数字音频数据混音为一路数字音频数据的过程可以包括以下步骤A1~步骤A5：

A1、以两路数字音频数据为一组，对多路数字音频数据进行分组。

本步骤的具体实现方式为现有技术，这里不再赘述。

A2、分别对每组中的两路数字音频数据进行混音，得到混音后的音频数据。

可选的，在本步骤中，对每组中的两路数字音频数据进行混音的过程相同，为了描述方便，以任意一组中的两路数字音频数据进行混音为例，进行介绍。具体的，对该组中的两路数字音频数据进行线性叠加，得到叠加后的一路数字音频数据；对叠加后的一路数字音频数据中溢出的音频数据进行补偿，得到补偿后的一路数字音频数据，调整补偿后的一路数字音频数据的电平至预设的电平范围内。

A3、判断混音后的音频数据是否为多路，如果是，则执行步骤A4，如果否，则执行步骤A5。

A4、以两路混音后的音频数据为一组，对混音后的音频数据进行分组，分别对每组混音后的音频数据进行混音。

执行完本步骤后，返回执行步骤A3，直至执行步骤A5为止。

A5、输出混音得到的一路音频数据。

本实施例具有以下有益效果：

有益效果一：

由于本实施例提供的通信设备，即可以向其他一个通信设备或多个通信设备，发送数据，从而，将该通信设备应用在消防广播系统后，可以支持消防广播系统的单播、多播和广播等功能。

同时，本实施例提供的通信设备还可以接收其他通信设备发送的数据，并进行播放，从而，将该通信设备应用于消防电话系统，可以支持消防电话系统的1对1讲话功能。

有益效果二：

基于有益效果一，在本实施例中，通信设备在接收到其他通信设备同时发送的多路数字音频数据的情况下，对该多路数字音频数据进行混音，得到混音后的一路音频数据，从而，使得在该通信设备应用于消防电话系统时，支持消防电话系统的多方通话的功能，并且，可以达到在无延迟的情况下，同时接听多方的语音。从而，在无服务器的情况下，可以实现多方通话的功能。

有益效果三：

在本实施例中，通信设备除了可以通过网络传输音频数据外，还可以同时通过网络传输控制命令，以实现获取模块实时状态、接听通话、挂断通话等控制功能。

有益效果四：

在本实施例中，由于通信设备中的网络处理装置基于LwIP协议，采用以太网传输和组网的方式进行数据发送和接收，从而，只要有网络存在，传输就不会受距离的限制，从而将该通信设备应用于消防广播系统和消防电话系统，可以使得系统中设备之间数据传输的距离不受限制，从而，克服了现有技术中，系统中数据传输距离受限的问题。

图2为本申请实施例提供的又一种通信设备的结构示意图，相对于图1对应的通信设备的结构示意图，还包括存储器、网络隔离装置和供电器，其中，存储器与中央处理器连接，供电器分别与音频采集器、模数转换器、数模转换器、中央处理器、网络处理装置和播放器连接。

在本实施例中，供电器的功能包括两个，其中，一个是为音频采集器、模数转换器、数模转换器、中央处理器、网络处理装置和播放器进行供电。另一个是为模数转换器和数模转换器提供转换所需的电压，使得模数转换和数模转换得到的数据噪声更小。

存储器用于对播放器播放的那路模拟音频数据进行存储器，以便后续依据存储的语音数据，进行错误查找等。

网络隔离装置用于对通信设备进行安全隔离，例如，防止与通信设备连接的网络遭受雷击等风险。

本申请实施例提供的一种通信系统该通信系统可以包括：交换机和多个通信设备；其中，多个通信设备事先分别配置有唯一的IP地址；并且多个通信设备，分别与交换机连接。其中，每个通信设备实现的功能可以如图1与图2对应的实施例中描述的功能。

在本实施例中，经过实验验证，发现本申请实施例提供的通信系统中的通信设备的数量最多为5个时，可以实现5方无延时的通话。为了清楚展示通信系统包括5个通信设备时的拓扑结构，给出了图3所示的通信系统的拓扑结构图。

可以看出图3中包括了两个交换机，并且，该两个交换机连接，5个通信设备中的三个通信设备分别通过网线与一个交换机连接，剩余的2个通信设备与另一个交换机通过网线连接。当然，在实际中，5个通信设备中的三个通信设备通过网线与一个交换机连接，剩余的两个与另一个交换机连接只是一种具体的实现方式，在实际中，只要一个交换机连接的通信设备的数量不大于5个即可，本实施例不对5个通信设备与两个交换机之间的连接关系作限定。

其中，作为示例，为5个通信设备分别配置的IP地址分别为“192.168.1.10，192.168.1.11，192.168.1.12，192.168.1.13和192.168.1.14”。

本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备（可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种通信设备，其特征在于，事先配置有唯一的IP地址，包括：音频采集器、模数转换器、中央处理器、网络处理装置和通用异步收发接口；

所述通用异步收发接口，用于与预设设备连接；

所述音频采集器，用于采集待发送的模拟音频数据；

所述模数转换器，用于将所述模拟音频数据转换为数字音频数据，得到初始数字音频数据；

所述中央处理器，用于在所述初始数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将所述初始数字音频数据混音为一路数字音频数据，得到第一数字音频数据；

所述中央处理器，还用于读取预先配置的目标IP地址；所述目标IP地址表示待接收所述第一数字音频数据的通信设备的IP地址；

所述中央处理器，还用于将所述目标IP地址与所述第一数字音频数据发送给所述网络处理装置；

所述网络处理装置，用于将所述第一数字音频数据和所述目标IP地址发送给与所述通信设备连接的交换机；所述交换机通过网络将所述第一数字音频数据发送给所述目标IP地址指示的通信设备；

数模转换器和播放器；

所述网络处理装置，还用于在接收到其他通信设备同时发送的数字音频数据的情况下，将接收的数字音频数据传输给所述中央处理器；

所述中央处理器，还用于在接收到的数字音频数据为多路数字音频数据的情况下，将所述多路数字音频数据混音为一路数字音频数据，得到第二数字音频数据，并将所述第二数字音频数据传输给所述数模转换器；

所述数模转换器，用于将所述第二数字音频数据转换为一路模拟音频数据；并将所述一路模拟音频数据传输给所述播放器；

所述播放器，用于播放所述一路模拟音频数据。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述中央处理器，用于将多路数字音频数据混音为一路数字音频数据，包括：

所述中央处理器，具体用于以两路数字音频数据为一组，对所述多路数字音频数据进行分组；分别对每组中的两路数字音频数据进行混音，得到混音后的音频数据；在所述混音后的音频数据为多路的情况下，以两路混音后的音频数据为一组，对所述混音后的音频数据进行分组；分别对每组混音后的音频数据进行混音；依次循环，直至得到一路混音后的音频数据。

3.根据权利要求2所述的通信设备，其特征在于，所述中央处理器，用于对于任意一组中的两路数字音频数据进行混音，包括：

所述中央处理器，具体用于对该组中的两路数字音频数据进行线性叠加，得到叠加后的一路数字音频数据；对所述叠加后的一路数字音频数据中溢出的音频数据进行补偿，得到补偿后的一路数字音频数据；调整所述补偿后的一路数字音频数据的电平至预设的电平范围内。

4.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括：存储器；

所述中央处理器，还用于将所述一路模拟音频数据，存储于所述存储器。

5.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括：线性输入接口、麦克风输入接口、TF卡接口和U盘接口；

所述音频采集器，用于采集待发送的模拟音频数据，包括：

所述音频采集器，具体用于采集所述线性输入接口、所述麦克风输入接口、所述TF卡接口和所述U盘接口中至少一个接口的模拟音频数据。

6.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括：供电器；所述供电器分别与所述中央处理器和所述网络处理装置连接；

所述供电器，用于为所述中央处理器与所述网络处理装置供电；

所述供电器，还用于为所述音频采集器、所述模数转换器和所述数模转换器分别提供预设电压。

7.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括网络隔离装置；

所述网络隔离装置，用于对所述通信设备进行安全隔离。

8.一种通信系统，其特征在于，包括：交换机和多个通信设备；其中，所述多个通信设备事先分别配置有唯一的IP地址；所述多个通信设备，分别与所述交换机连接；

其中，每个所述通信设备为权利要求1~7任意一项所述通信设备。

9.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，通信设备的数量为5个；所述交换机的数量为两个；所述交换机通过网线连接；

其中，预设数量通信设备分别通过网线与一个交换机连接；剩余的通信设备分别通过网线与另一个交换机连接；其中，所述预设数量的取值小于5。

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