基于LabVIEW實現網絡語音通信

摘要：為了實現虛擬儀器的遠程網絡語音通信，依托LabVIEW強大的網絡通信能力，采用NI公司開發的基于TCP/IP協議的DataSocket技術，編程實現遠程語音數據的點對點傳輸。用此技術可以很大程度上簡化甚至免除網絡通訊編程，可以很容易在網絡上實現高速語音數據傳遞。本文網絡版地址：http：∥www.eepw.com.cn/article/276360.htm

關鍵詞：DataSocket；語音通信；LabVIEW

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.6.013

引言

LabVIEW具有強大的信號采集功能和網絡通信功能，這些功能使得LabVIEW的用戶可以很容易編寫出具有強大網絡通訊能力的LabVIEW應用軟件，實現遠程虛擬儀器。為了將人的語音或某個地點現場的聲音信號遠傳，可以依托LabVIEW這些功能，將聯網計算機聲卡上采集的語音信號，進行遠程語音數據的點對點傳輸。應用環境的網絡拓撲圖，如圖1所示。

1 利用DataSocket技術傳輸語音

LabVIEW實現網絡通信有3大類方法：（1）使用網絡通信協議編程實現網絡通信，可以使用的通信協議類型包括TCP/IP協議、UDP、串口通信協議等；（2）使用基于TCP/IP的數據傳輸協議DSTP的JDataSocket技術實現網絡通信；（3）使用共享變量實現網絡通信。由于網絡語音通信要求實時性強。本文采用第二種方法即DataSocket技術實現網絡語音通信。

DataSocket是NI公司提供的一種實時數據傳輸技術，可用于一個計算機內或網絡中多個應用程序之間的數據交換，是專門面向測量和自動化工程的網絡實時高速數據交換的編程技術。DataSocket克服了傳統TCP/IP傳輸協議需要較為復雜的底層編程、傳輸速率較慢（特別是對動態數據）等缺點，大大簡化了實時數據傳輸問題，它提供了一種易用、高效、可編程的軟件接口，能夠很方便地實現網絡上的多臺計算機之間的實時數據交換。

DataSocket包括了DataSocketServer Manager、DataSocket Server和DataSocket函數庫這幾個工具軟件，以及DSTP（DataSocket transferprotocol，DataSocket傳輸協議）、URL（uniform resource locator，通用資源定位符）和文件格式等技術規范。在LabVIEW中，用戶可以很方便地使用這些工具來實現遠程數據采集。

語音傳輸程序用到以下兩個DataSocketⅥ：

（1）讀取DataSocket函數（ReadDataSocket.vi）：該節點用于從打開的URL連接中讀取數據。

（2）寫入DataSocket函數（WriteDataSocket.vi）：該節點用于向打開的URL連接中寫入數據。這里的數據可以是單個或數組形式的字符串、邏輯（布爾）量和數值量等多種類型。

2 語音采集

利用聲卡采集語音信號實現語音信號雙聲道模擬輸入。將麥克風（話筒）插在聲卡的話筒輸入端口，并將其插入聲卡上的標記為“Mic In”的插孔中。通過該端口可以采集人的語音信號。

語音采集程序用到以下三個聲音處理相關Ⅵ：

（1）配置聲音輸入函數（SoundInput Configure.vi）：利用該Ⅵ配置聲卡，并開始進行語音采集。采樣率設置為44.1kHz。通道數為2（即立體聲雙聲道輸入），每采樣比特數（即采樣位數為16位，采樣模式為連續采樣，緩存大小設置為每通道10000個樣本。

（2）讀取聲音輸入函數（SoundInput Read.vi）：利用該Ⅵ從緩存中讀取數據。程序中，為了連續采集語音信號，將“讀取聲音輸入Ⅵ”放在了一個While循環中，用于從緩存中連續讀取語音數據，設置每次從每個通道中讀取樣本數為4410個。

（3）聲音輸入清零函數（Sound InputClear.vi）：利用該Ⅵ停止采樣，并進行清除緩存和清除占用的內存等操作。

3 語音播放

利用聲卡輸出語音信號實現語音信號雙聲道模擬輸出。將揚聲器（喇叭）插在揚聲器輸出端口，并將其插入聲卡上的標記為“Speaker”或“SPK”的插孔中。通過該端口可以外接音箱的音頻線插頭，從而播放通過網絡傳輸過來的語音信號。

語音播放程序用到以下四個聲音處理相關Ⅵ：

（1）配置聲音輸出函數（SoundOutput Configure.vi）：利用該Ⅵ配置聲卡，并開始聲音輸出。采樣率設置為44.1kHz。通道數為2（即立體聲雙聲道輸入），每采樣比特數（即采樣位數為16位，采樣模式為連續采樣，緩存大小設置為每通道10000個樣本。

（2）調用讀取聲音輸入函數（SoundInput Write.vi）：該Ⅵ用于向緩存中寫入信號，本項目用來向緩存中寫入由網絡傳輸過來的語音信號。程序中，在其外邊添加一個While循環，實現連續寫入語音數據。

（3）設置聲音輸出音量函數（SoundOutput Set Volume.vi）：該Ⅵ使用時串接在“設置聲音輸出音！Ⅵ”上，用于控制輸出音量大小。

（4）聲音輸出清零Ⅵ（sound OutputClear.vi）：該Ⅵ用于停止輸出并執行相應的清除操作。

4 程序實現

程序采用C/S（Client/Server）模式，即客戶/服務器模式，包括一個服務器Ⅵ和一個客戶機Ⅵ。這種模型設計人員要做兩方面的開發，一是客戶端采集程序和數據遠程發布的程序的設計，另一個是客戶端數據的接收程序的設計。

程序的URL輸入端口設置數據連接網絡地址，可以使用psp、opc、ftp、http和file等通信協議傳輸數據，本程序根據寫入數據的類型及網絡配置使用dstp協議。dstp協議是LabVIEW專門為測試數據的安全快速的傳輸而設置。

（1）服務器端Ⅵ采集語音信號，并利用寫入DataSocket節點將數據發布到URL“dstp：∥127.0.0.1/TestWave”指定的位置中。服務器Ⅵ的程序框圖如圖2所示。

（2）客戶端Ⅵ，將傳輸過來的語音信號通過聲卡播放出來。客戶機Ⅵ利用讀取DataSocket節點將數據從URL“dstp：∥127.0.0.1/TestWave”捂定的位置讀出，并還原為原來的語音數據送到聲卡中。客戶端Ⅵ的程序框圖如圖3所示。

本程序的URL輸入端口地址配置為：dstp：∥127.0.0.1/TestWave，即只使用一臺電腦模擬網絡傳輸。另外，需要注意的是，在利用上述兩個Ⅵ進行DataSocket通信之前，必須首先運行DataSocket Servertsr。

5 結束語

DataSocket面向測量和網上實時高速數據交換，可用于一個計算機內或者網絡中多個應用程序之間的數據交換。使用DataSocket技術，可以更加方便地編寫出LabVIEW的遠程數據采集應用程序。所以本例利用DataSocket技術開發網絡語音通信模塊既能實現開發快速，又能實現軟件模塊的高效可靠。