在嵌入式WinCE系統(tǒng)下，利用GSM Modem和現(xiàn)有的GSM移動通信網(wǎng)，通過軟件編程手段，實(shí)現(xiàn)用普通電話（包括手機(jī)）對遠(yuǎn)程工業(yè)現(xiàn)場的某些工作參數(shù)的監(jiān)測和控制。

其中的監(jiān)測數(shù)據(jù)以語音形式體現(xiàn)。文中給出了語音合成的具體實(shí)現(xiàn)方法。

引言

　　許多時候，我們需要了解遠(yuǎn)距離的某個工作現(xiàn)場的某些工作參數(shù)，或者對某些工作指標(biāo)進(jìn)行控制（開、關(guān)控制）。例如，需要了解遠(yuǎn)距離無人職守的發(fā)射機(jī)的功率情況，需要開啟或關(guān)閉高山上電視塔的燈光，等等。這些一般都是通過基于C/S或者B/S等的網(wǎng)絡(luò)手段來實(shí)現(xiàn)的，需要專門的網(wǎng)絡(luò)線路和監(jiān)控端軟硬件的支持，構(gòu)筑這樣的應(yīng)用系統(tǒng)投資一般都比較大，監(jiān)控方位置的靈活度也被局限于有監(jiān)控端軟硬件的環(huán)境中。這里介紹一種在嵌入式WinCE系統(tǒng)下利用GSM Modem，用普通電話（包括手機(jī)，下同）就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法。不需要有專用的監(jiān)控端軟硬件的支持和其他專用的網(wǎng)絡(luò)線路，借助GSM的無線通信網(wǎng)絡(luò)，投資大大縮?。槐O(jiān)控方的位置可以處在任何有電話的地方，方便靈活。監(jiān)控操作的選擇由電話的按鍵來實(shí)現(xiàn)，監(jiān)測到的參數(shù)通過語音的方式反饋到監(jiān)控方的電話上；可以滿足大多數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用場合的要求。

1 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)

　　本系統(tǒng)主要由GSM移動通信網(wǎng)、GSM Modem、以S3C2410為核心的硬件和WinCE系統(tǒng)組成，如圖1所示。

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圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

　　需要監(jiān)測的參數(shù)或需要控制的指標(biāo)通過某種方式與嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成上、下位采集與控制體系。嵌入式系統(tǒng)發(fā)出測控指令，可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場相應(yīng)數(shù)據(jù)的采集和控制。采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件形式保存在嵌入式系統(tǒng)上。目前，有關(guān)嵌入式系統(tǒng)對下位現(xiàn)場的具體采集與控制操作介紹的文獻(xiàn)很多，這里不再復(fù)述。

2 嵌入式系統(tǒng)受監(jiān)控端軟件設(shè)計(jì)

　　嵌入式系統(tǒng)中受監(jiān)控端軟件是本監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它一方面管理GSM Modem識別遠(yuǎn)程電話的控制指令（按鍵識別）、向電話反饋對應(yīng)的語音數(shù)據(jù)，另一方面還要根據(jù)遠(yuǎn)程電話的指令完成對下位現(xiàn)場的測控。

2.1 串行口及GSM Modem的初始化

　　根據(jù)GSM Modem連接的串行口，comID用hSerial=CreateFile(TEXT ("comID"),GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

打開該串行口。根據(jù)返回句柄hSerial的值，可以判斷打開是否成功。由“GetCommState(hSerial,&dcb);”獲得comID的狀態(tài)，同時自動填入不用的DCB結(jié)構(gòu)成員。再用“SetCommState(hSerial,&dcb);”就可以初始化該串口了。之前，&dcb要設(shè)置自己的參數(shù)，如：

　　dcb.BaudRate=115200;
　　dcb.ByteSize=8;
　　dcb.Parity=NOPARITY;
　　dcb.StopBits=ONESTOPBIT;//依次為波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位
　　SetupComm(hSerial,1024,1024);//設(shè)置收發(fā)緩沖區(qū)大小//超時控制設(shè)置
　　Timeouts.ReadIntervalTimeout=1;
　　Timeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier=1;
　　Timeouts.ReadTotalTimeoutConstant=10;
　　Timeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier=1;
　　Timeouts.WriteTotalTimeoutConstant=10;
　　SetCommTimeouts(hSerial,&Timeouts);
　　SetCommMask(hSerial,EV_RXCHAR);//掛接接收事件

　　最后用“ WriteFile(hSerial,szBuffer,strlen(szBuffer),&dwBytesWritten,&os_w);” 向串口寫入GSM Modem的初始化數(shù)據(jù)（AT命令）。不同的GSM Modem其AT命令可能有所不同（可以從GSM Modem的用戶手冊中獲得）。筆者使用的GSM Modem的初始化數(shù)據(jù)為“ats0=1+fclass=8”、“at+vsm=128,11025”。

2.2 按鍵識別

　　因?yàn)楸O(jiān)控指令是由遠(yuǎn)程電話通過電話上的按鍵發(fā)出的，所以在受監(jiān)控端，正確識別電話的按鍵是非常關(guān)鍵的。在一個處理線程中，可以用如下程序進(jìn)行識別：

while(flag){//flag為控制值
　　WaitCommEvent(hSerial,&dwEvtMask,0);
　　　　if ((dwEvtMask&EV_RXCHAR)==EV_RXCHAR){
　　　　　　ClearCommError(hSerial,&dwErrorFlags,&ComStat );
　　　　　　　　dwLength = ComStat.cbInQue ; //輸入緩沖區(qū)有多少數(shù)據(jù)
　　　　　　　　if(dwLength>0){
　　　　　　　　ReadFile(hSerial,buff,dwLength,&ln,&os_r);
　　　　　　　　buff[dwLength]=0;
　　　　　　　　if(buff[0]==0x10&&buff[1]==0x52)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"電話撥入...");
　　　　　　　　if(buff[1]==0x52&&buff[4]==‘O‘&&buff[5]==‘K‘)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"線路接通");
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x31)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"1");//1鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x32)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"2");//2鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x33)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"3");//3鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x34)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"4");//4鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x35)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"5");//5鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x36)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"6");//6鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x37)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"7");//7鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x38)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"8");//8鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x39)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"9");//9鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x30)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"0");//0鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x23)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"#");//#鍵
　　　　　　　　if(buff[1]==0x2f&&buff[2]==0x10&&buff[3]==0x2a)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"*");//*鍵
　　　　　　　　if(buff[0]==0x10&&buff[1]==0x62)
　　　　　　　　Puts(h,MEMO1,"撥入方已掛機(jī)");
　　　　　　}
　　　　}
　　}

　　運(yùn)行后，有電話撥入并按下567890，執(zhí)行結(jié)果如圖2所示。

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圖2 按鍵識別測試

　　對于按鍵組合，可以將單個鍵的值依次存放到緩沖區(qū)。在程序中控制好flag的值就可以實(shí)現(xiàn)對按鍵組合的識別。

2.3 語音傳送

　　將語音數(shù)據(jù)寫入GSM Modem，撥入的電話一端就可以聽到相應(yīng)的語音。在寫入語音數(shù)據(jù)之前，要先用“at+vtx”通知GSM Modem，此后的數(shù)據(jù)是語音數(shù)據(jù)。

　　hf=_lopen(wavFileName,0);
　　bitSize=GetFileSize((HANDLE)hf,NULL);
　　_lclose(hf);
　　hf=_lopen(wavFileName,0);
　　_lread(hf,aa,bitSize);
　　_lclose(hf);
　　wsprintf(buffer,"at+vtx");
　　buffer[6]=0x0d;
　　WriteFile(hSerial,buffer,7,&dwBytesWritten,&os_w);
　　　　for(i=0;i<bitSize;i++){
　　　　buffer[0]=aa[i];
　　　　if(flag) i=bitSize;
　　　　WriteFile(hSerial,buffer,1,&dwBytesWritten,&os_w);
　　}

　　其中，wavFileName為所傳送的語音數(shù)據(jù)文件。

2.4 嵌入式系統(tǒng)受控端整體程序描述

　　嵌入式系統(tǒng)受控端整體程序框圖如圖3所示。

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圖3 嵌入式系統(tǒng)受控端整體程序框圖

3 語音合成技術(shù)（TTS）

　　將保存在嵌入式系統(tǒng)上從現(xiàn)場采集來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的語音數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行語音合成。在語音數(shù)據(jù)庫中存有“l(fā)ing”、“yi”、“er”、 “san”……“dian”和單位名稱發(fā)音的數(shù)據(jù)文件。假設(shè)要監(jiān)測的是現(xiàn)場的電流數(shù)據(jù)，例如，下位采集來的保存到嵌入式系統(tǒng)上的某電流數(shù)據(jù)為5.12 A，那么就需要將“wu”、“dian”、“yi”、“er”和“an”的語音數(shù)據(jù)文件合成一個語音數(shù)據(jù)文件,以便于傳送。

　　BitSize位現(xiàn)場數(shù)據(jù)（包括小數(shù)點(diǎn)）語音合成的具體程序描述如下：

　　hf=_lopen(DataFileName,0);//打開現(xiàn)場數(shù)據(jù)文件
　　_lread(hf,szBuff,bitSize);//讀入到緩沖區(qū)szBuff（數(shù)據(jù)是以ASCII形式存放的）
　　_lclose(hf);
　　for(I=0;I<bitSize;I++){
　　　　switch (szBuff[I]){
　　　　　　case 0x2e:
　　　　　　　　…//將“dian”的語音數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)語音文件
　　　　　　　　break;
　　　　　　case 0:
　　　　　　　　…//將“l(fā)ing”的語音數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)語音文件
　　　　　　　　break;
　　　　　　case 1:
　　　　　　　　…//將“yi”的語音數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)語音文件
　　　　　　　　break;?
　　　　}//調(diào)整目標(biāo)語音文件指針
　　}//將單位名稱的語音數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)語音文件

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，這里用到的語音數(shù)據(jù)必須是“裸”數(shù)據(jù)，也就是去掉有關(guān)文件頭的純粹的語音數(shù)據(jù)（可以在錄制單個語音文件后處理掉）。各個語音數(shù)據(jù)的大小也要記錄在一個表列中，以便在調(diào)整目標(biāo)語音文件指針時用到。最后生成的目標(biāo)語音文件也是一個只含有“裸”數(shù)據(jù)的文件，在進(jìn)行語音傳送時可以直接使用。

結(jié)語

　　本文介紹的在嵌入式WinCE系統(tǒng)下利用GSM Modem所實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制的方法，以較小的投資實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程工業(yè)現(xiàn)場的測控，充分地利用了現(xiàn)有的GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)資源。在測控距離遠(yuǎn)、實(shí)時性要求不高的場合都可以選擇使用。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 陳堅(jiān)，孫志月. MODEM通信編程技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1998.
　　[2] 曾志民. 調(diào)制解調(diào)器原理及其應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，1995.
　　[3] 田澤. ARM9嵌入式開發(fā)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.
　　[4] 周毓林，寧楊，陸貴強(qiáng). Windows CE.net內(nèi)核定制及應(yīng)用開發(fā)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 2005.

　　武斌（工程師），主要研究方向?yàn)閺V播電視技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)；
　　李建軍（工程師）。