Dispositivo Autónomo para Reproducción de Streaming de Audio Sobre IP Diego Fernando Bucheli Callejas José Alejandro Sarria Villa Universidad del Cauca Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Departamento de Telemática Área de Sistemas Empotrados 2010 Dispositivo Autónomo para Reproducción de Streaming de Audio Sobre IP Diego Fernando Bucheli Callejas José Alejandro Sarria Villa Trabajo de grado como requisito para optar al título de Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones Director: Mag. José Armando Ordoñez Universidad del Cauca Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Departamento de Telemática Área de Sistemas Empotrados 2010 ii Agradecimiento Gracias a Dios por permitirme culminar con éxitos mis estudios, reflejados en este trabajo de grado. A mi papa Carlos Fernando Bucheli porque siempre has sido mi modelo a seguir como persona y como profesional, a mi mama Yolanda Callejas por su apoyo incondicional y ejemplo de perseverancia, a mi hermano Carlos Manuel Bucheli por su sincera amistad y sus concejos, finalmente a todas las personas que de forma directa o indirecta contribuyeron con este logro. Diego Fernando Bucheli A Dios que es la fuerza que me impulsa para cumplir cada una de mis metas, a mi madre Maria Divina Villa Gomez por su apoyo incondicional y su firmeza, a mis hermanos por su confianza y compañía, a mi familia por creer siempre en mí, a mis profesores por ayudarme a crecer tanto a nivel profesional como humano, a mis amigos y conocidos por brindarme siempre su amistad y solidaridad. José Alejandro Sarria Villa iii Abstract This paper describe the implementation of a self-contained device for playback of streaming audio over IP specifically for radio broadcast University of Cauca, the document also introduce the hardware, software, illustrate the general device behavior, and present an cost estimation in order to past it from development stage to manufacture. Resumen El presente trabajo es un aporte a la investigación aplicada que ofrecerá un primer y gran avance hacia el desarrollo de dispositivos hardware de bajo costo que permita suplir necesidades de la universidad a costos que de otra manera serían prohibitivos. El proyecto busca responder a una necesidad planteada por la Radio Universidad del Cauca, la cual consiste en el desarrollo de un dispositivo autónomo para la recepción y reproducción de Streaming de audio sobre IP de la señal emitida a través de internet por Unicauca Estéreo, partiendo del hecho de que internet es uno de los medios más utilizados y con la infraestructura adecuada en el campus universitario para tal fin y al tiempo una alternativa para llegar a sedes en las que la señal radiada no es una alternativa. Igualmente, dicho dispositivo debe tener un desarrollo de bajo costo y debe permitir acceder a contenidos diferentes al emitido por la emisora con el fin de generar variedad en la información a reproducir y acceder a contenidos de diferentes fuentes en el mundo. Este dispositivo permitirá ampliar la cobertura y difundir el contenido actual de la emisora entre los estudiantes y funcionarios, aumentando el sentido de pertenencia con la institución. iv CONTENIDO CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 1.1 Contexto ................................................................................................................................................ 1 1.2 Definición del problema .................................................................................................................. 2 1.3 Objetivos ............................................................................................................................................... 2 1.3.1 Objetivo General ...................................................................................................................... 2 1.3.2 Objetivo Específicos ............................................................................................................... 2 1.4 Solución propuesta ........................................................................................................................... 3 1.5 Contribuciones y principales aportes ........................................................................................ 3 1.6 Contenido del documento .............................................................................................................. 4 CAPÍTULO 2. MARCO TEORICO ......................................................................................................... 6 2.1 Introducción ......................................................................................................................................... 6 2.2 Streaming de audio .......................................................................................................................... 6 2.2.1 Tecnología de Streaming de audio ................................................................................... 6 2.2.2 Tipos de Streaming ................................................................................................................. 7 2.2.3 Difusión de Streaming ............................................................................................................ 8 2.3 Arquitectura desde el punto de vista streaming.................................................................... 8 2.3.1 Red/Protocolos.......................................................................................................................... 9 2.3.2 Protocolo de Tiempo Real (RTP) .................................................................................... 10 2.3.3 Protocolo de flujo de datos en tiempo real (RTSP) .................................................. 10 2.3.4 Http en Aplicaciones Streaming ....................................................................................... 12 2.3.5 Comparación entre RTSP y HTTP (Nivel de aplicación) ....................................... 14 2.3.6 Pautas y selección de protocolos .................................................................................... 15 2.5 Sistema mínimo de propósito general ................................................................................... 17 2.5.1 Microcontroladores ................................................................................................................ 18 2.5.2 Componentes de los Microcontroladores..................................................................... 19 2.6 Herramientas para el Desarrollo de Sistemas con microcontroladores .................... 22 CAPITULO III. DESARROLLO HARDWARE ...................................................................................24 Introducción ..................................................................................................................................................... 24 3.1 Diseño hardware ............................................................................................................................ 25 3.2 Descripción del sistema .............................................................................................................. 26 3.3 Diseño modular hardware ......................................................................................................... 27 v 3.3.1 Modulo de establecimiento de conexión ...................................................................... 27 3.3.2 Modulo de procesamiento .................................................................................................. 29 3.3.3 Modulo de interfaz de usuario .......................................................................................... 33 3.3.4 Modulo de decodificación ................................................................................................... 34 3.3.5 Modulo de reproducción ...................................................................................................... 37 3.4 Estudio comparativo de microcontroladores ....................................................................... 38 3.4.1 Métricas para la selección del Microcontrolador ....................................................... 41 3.5 Estudio comparativo (Decodificación, Conversión y Amplificación) ........................... 43 3.5.1 Métricas para la selección del Hardware (Decodificación – Conversión - Amplificación) ............................................................................................................................................. 45 3.6 Hardware seleccionado ............................................................................................................... 46 3.6.1 Microcontrolador ..................................................................................................................... 46 3.6.2 Modulo de procesamiento de streaming audio .......................................................... 49 3.6.3 Memoria SRAM externa ...................................................................................................... 50 3.6.4 Elementos generales ............................................................................................................ 51 3.7 Diseño lógico del sistema ............................................................................................................ 53 3.7.1 Conexión lógica del microcontrolador con el RJ45 ................................................. 54 3.7.2 Conexión lógica del microcontrolador con el integrado VS1011