Desarrollo de un servidor web y comunicación IP para sistemas de sonido profesional

Abstract

[ES] El presente Trabajo Fin de Grado se ha realizado dentro del programa de Prácticas en Empresa en la empresa de sonido profesional DAS AUDIO GROUP S.L. Aborda el desarrollo de un servidor web, servidor DHCP y de servicios de comunicación IP, embebidos en sistemas de sonido profesional ya existentes: procesadores; y amplificadores. El objetivo es proporcionar una conexión inalámbrica (WiFi o Bluetooth) para interactuar desde cualquier dispositivo externo como un móvil o Tablet, y modificar los parámetros de funcionamiento (ganancias, mutes, retardos, ecualizadores, carga de configuraciones, etc.), así como enviar información en tiempo real de su estado desde el dispositivo (vúmetros, estados internos, valores), estableciendo para ello canales de comunicación bidireccionales. El servidor web servirá distintas páginas web específicas de cada sistema de sonido, que interactuarán con el firmware del microcontrolador incluido en todos los dispositivos. El microcontrolador es el encargado de interactuar con el procesador digital de señal DSP que maneja el procesamiento del audio. El servidor DHCP servirá para asignar direcciones IP a los diferentes sistemas de sonido, como altavoces, procesadores y amplificadores para permitir la comunicación entre sí. Evitando así el uso de un switch con servidor DHCP. Se creará un segundo firmware personalizado. La implementación se realizará sobre un dispositivo de bajo coste ESP32 WROOM-32 de la empresa ESPRESSIF (que ya está presente en los sistemas), que incluye dos procesadores de 32bit y capacidades de comunicación WiFi y Bluetooth. Para facilitar la configuración y manejo desde el microcontrolador, se personalizará el código proporcionado por Espressif que funciona en base a comandos AT. Este software permite habilitar servicios web, comunicaciones IP mediante sockets, manejo de periféricos internos como la UART, pines, etc. Para satisfacer las necesidades de este proyecto, se modificará este firmware de comandos AT para incluir nuevas capacidades y crear nuevos comandos AT ad-hoc. En una primera etapa de desarrollo se ha implementado un simulador del microcontrolador en Python para controlar la creación y el soporte del punto de acceso, el servidor web, y manejo de sockets de comunicación. Posteriormente, se ha integrado con el microcontrolador de la familia STM 32 presente en los procesadores y amplificadores de sonido existentes y se ha verificado su correcto funcionamiento, que pasará a producción en un futuro

[EN] This Final Degree Project has been carried out within the Internship program in the professional sound company DAS AUDIO GROUP S.L. It deals with the development of a web server and IP communication services, embedded in existing professional sound systems: processors; and amplifiers. The objective is to provide a wireless connection (WiFi or Bluetooth) to interact from any external device such as a mobile or Tablet, and modify the operating parameters (gains, mutes, delays, equalizers, load settings, etc.), as well as send real-time status information from the device (vumeters, internal states, values), establishing bidirectional communication channels. The DHCP server will be used to assign IP addresses to the different sound systems, such as speakers, processors and amplifiers to allow communication with each other. Thus avoiding the use of a switch with a DHCP server. A second custom firmware will be created. The web server will serve different web pages specific to each sound system, which will interact with the microcontroller firmware included in all devices. The microcontroller is in charge of interacting with the DSP digital signal processor that handles the audio processing. The implementation will be done on a low-cost ESP32 WROOM-32 device from ESPRESSIF (already present in the systems), which includes two 32bit processors and WiFi and Bluetooth communication capabilities. To facilitate the configuration and management from the microcontroller, the code provided by Espressif, which works based on AT commands, will be customized. This software allows enabling web services, IP communications through sockets, handling of internal peripherals such as UART, pins, etc. To meet the needs of this project, this AT command firmware will be modified to include new capabilities and create new ad-hoc AT commands. In the first stage of development, a microcontroller simulator has been implemented in Python to control the creation and support of the access point, the web server, and the management of communication sockets. Subsequently, it has been integrated with the STM 32 family microcontroller present in existing sound processors and amplifiers and its correct operation has been verified, which will go into production in the future.