DIY你的电子玩具：网络音乐电台，给你系统解决方案、软硬件设计实现

一、项目概述

1.1 引言

网络音乐电台是指通过编码器，将存储器里面的音频数据转换成为可以在Internet上直接传送的格式，而用户登录到电台的网站时，可以播放经过编码的音频信息，音频信息转换成声音播放出来。网络音乐电台不需要占用卫星频段和频率资源。

1.2 项目背景

I P T V（Internet Protocol Television），也叫网络电视，是指基于IP协议的电视广播服务。该业务将电视机或个人计算机作为显示终端，通过宽带网络向用户提供数字广播电视、视频服务、信息服务、互动社区、互动休闲娱乐、电子商务等宽带业务。IPTV的主要特点是交互性和实时性。主要存储及传送的内容是流媒体文件，基于IP网络传输，用户终端可以是IP机顶盒+电视机，也可以是PC。

而网络音乐电台正是基于I P T V 的一种新型应用，网络上已有的音乐电台如Last.fm, 豆瓣音乐电台等都是大型服务器搭建的，不仅部署维护困难，而且造价昂贵。本项目的设计网络音乐电台正是为缓解这种状况而产生的。

1.3 项目优势

首先，本项目基于AVR32 AT32UC3A低成本微处理器，免去了造价昂贵的PC或服务器，适合于广大的网络音乐电台爱好者。

其次，由于采用的是低成本微处理器的嵌入式技术，因此功耗低，可24X7 小时不间断工作，而且由于目标功能单一，不需要复杂的部署及维护，可以即插即用。

另外，本设计具有体积小，易于移动，能够方便的随身携带，因此可以满足网络音乐电台爱好者随时随地进行网络广播的需求，扩大了交流宽度和广度。

二、需求分析

2.1 功能要求

本项目的初步目标是实现一个网络音乐电台，能够提供用户通过Internet 访问并点播音乐功能，管理员（网络音乐电台所有者）可以通过网络登陆并管理网络音乐电台，网络音乐电台所有者能够进行实时广播。基本要求如下所示：

1. 当上电或用户复位后所有AVR32位单片机配置能够自动设置好，并正常工作；

2. 网络连接通过板卡上的Etnernet 接口实现，并且相关的IP地址，子网掩码（Submask），网关（Gateway）等网络配置能够通过DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）自动实现。

3. HTML源文件及网络音乐电台所能播放的音频应该存放在外部存储器上，以方便用户修改，而且须通过USB接口来实现读写。

4. 网络音乐电台所有者能够通过网络认证后远程进行网络音乐电台管理，包括添加管理员，更新存储器上的音频文件和HTML源文件。

5. 网络音乐电台所有者能够通过Microphone 进行实时的在线广播及录制，并且能够播放以进行检查。

6. 为了方便使用，相关的网络信息（如IP地址，网关（Gateway）等）及播放音频等信息应该显示在TFT上。

2.2 性能要求

本项目设计的产品-------网络音乐电台，应该能够在24X7小时不间断工作条件下，保持稳定运行。而且能够满足使用者随时移动的要求。

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

系统硬件结构框图如下所示：

从上图可以看到，整个系统由四大部分组成，分别是网络服务器，USB及存储控制部分，TFT控制部分，音频处理部分。

3.2 硬件平台选用及资源配置

（1）网络服务器

网络服务器是最重要的部分之一。实现了AVR32与Internet的通信协议，接受用户的请求并根据Http_Request（）的返回值使用Http_Response（）来与用户进行交互，例如显示音乐曲目列表，或者传送网络音乐电台所有者实时录制的音频。

下图是简化了的Web服务器原理图，服务器的事物逻辑部分是嵌入式服务器的核心部分，它根据不同的Http Socket来读取存储器上的HTML源文件或音频文件，来响应用户的请求，这是网络音乐电台的基础。

（2）USB及存储控制

USB及存储控制部分是整个系统中仅次于嵌入式Web服务器的重要模块，它主要用来存放网络音乐电台管理员编写的HTML源文件，提供给Web服务器来响应用户的请求，以及能够提供给用户点播的音乐文件。存储器的读写可以利用AVR32位单片机上的USB Host来方便的实现。

其示意性原理框图如下所示：

（3）TFT控制部分

同时与AVR32 位单片机相连的TFT用来显示嵌入式Web服务器的网络连接信息以及网络音乐电台当前播放的音频。嵌入式Web服务器的网络连接信息不仅包括当前IP地址，网关等基本网络信息，还包含了当前用户连接数，用户的Web请求等。管理者可以根据这些基本的信息来判断当前Web服务器的工作状态，以及系统错误的检查。同时能够能够根据网络音乐电台管理员操作显示不同信息。

LCD显示内容的总体布局如下图所示：

（4）音频处理部分

音频处理部分也是网络音乐电台系统中重要的一部分。音频处理部分完成的主要任务包括：根据网络音乐电台管理员操作播放实时录制音频或存储器器中的音频；存储通过Microphone输入的音频。

其示意性原理框图如下所示：

3.3系统软件架构

网络音乐电台系统软件主要有四部分组成，分别对应前文中硬件四部分。其中WebServer ，USB Controller,主要使用FSM实现。

3.4 系统软件流程

程序流程图如下所示：

系统整体工作流程: 首先系统上电后进行一系列的初始化, 包括网络控制器的配置, USB控制器的配置及存储器的枚举, TFT清屏, 音频芯片的初始化等; 然后系统等待用户的网络请求, 有则转到网络服务器状态机中执行相关的操作, 完成后继续等待; 如果没有请求则检查是否有Microphone的输入请求, 如有则进行相关的音频录制及播放等操作, 没有则返回并继续等待并轮询Microphone的输入请求。