基于ARM的家庭视频服务器的研究
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摘 要 针对家庭网关的最重要功能：远程监控功能，本文设计了一个基于arm平台的嵌入式家庭网关服务器平台。平台中集成了boa服务器和家庭网络服务器及视频服务器于一体，通过通用网关接口程序cgi，实现了远程用户和家庭内部网络的动态交互。本文中研究的数据信息主要是摄像头视频信息，采用了将视频信息通过activex控件解码，发送的方式在，boa.conf和mine.type复制到/boas下，将cgi程序复制到/boas/cgi_bin下。至此建立了boa运行的基本环境，使用?>boa c/boas/&?命令就可以运行boa. 2 系统设计描述 在嵌入式网关的设计中，网关程序与家庭网络的http服务器和家庭网络内部服务器位于同一物理设备（基于s3c4510的硬件平台）之上，负责连接http服务器与后台数据库，完成http服务器与homenetserver之间的信息交互。 在家庭网关的设计中，根据功能描述，网关应能提供远程监视、远程控制、远程维护功能。网关内部工作流程如下： 若客户发送的http请求，经过http服务器接收和解析后，得知要求的是设备状态信息时，http服务器从存储设备状态信息的静态文件中取出设备状态，并封装为http响应消息发送回客户端。 若客户发送的http请求，经过http服务器接收和解析后，得知请求的消息是对设备的设置（操作），则通cgi函数将消息内容转换为家庭网络协议传递给家庭网络服务器，由家庭网络服务器对家庭内部设备的管理和控制，并将处理结果以消息形式传递给cgi程序，并封装为http响应消息的形式，发送回客户端。 若客户发送的http请求，经过http服务器接收和解析后，得知请求的页面是提供实时视频服务时，http服务器将调用cgi函数向视频数据处理模块发送消息，通过视频数据处理模块来控制视频压缩卡完成视频数据的采集，压缩和发送等功能。 若客户发送的http请求，经过http服务器接收和解析后，得知请求的消息包含对云台设备及镜头的控制命令时，http服务器通过cgi函数向云镜解码器直接发送控制指令以实现对云台和镜头的控制。
图3 家庭网关软件结构框图 3 实时视频传输部分设计
基于http的boa服务器负责接收和响应客户端的http请求，当请求的是视频信息时，此请求通过cgi函数向视频数据处理模块发送消息，从而向视频设备发送事件以允许实时视频发送任务进入运行队列。 视频数据处理模块主要包括视频图像的实时捕捉（借助mpeg-4视频压缩卡完成）、动态存储和实时播放，图像的实时播放可以和图像的实时捕捉存储同时进行。 初始化视频压缩卡： m878object*pobject=null； for(int i=0；i<m_ndevice；i++) {pobject=new m878object(i，m_strdisk+m_str videodir)； if(!pobjectgetdataformfile()) pobject->initdata()； m_obarray.add(pobject)； } 数据采集： for(i=0；i<m_ndevice；i++) { opendev(i)； //打开指定卡号的设备，分配相应系统资源 pobject=( m878object*)m_obarray[i]； outmpegbuff(i，onmpeg4write)； //采集视频数据流 registervisaveexceptionproc(i，(visaveerrcallback) vierrcallback)； pobject->setparamtodevice()； //设定参数 } 停止设备： 当不再使用设备时，调用viuninit()关闭视频压缩采集卡并卸载系统资源。 数据发送模块： outmpegbuff(i，onmpeg4write)； void callback onmpge4write(dword dwcard，byte *pbuff，dword dwsize， bool iskeyfrom) { if(dwcard>=g_dwdevice) return； g_vstrminfo[dwcard]+=dwsize/26； mtawritevideo((byte)dwcard，pbuff，(long)dwsize，iskeyfrm) } 发送模块负责向地址表中的地址发送经过编码处理的实时视频数据，并修改地址表中的信息。地址表用来保存请求实时视频服务的用户的ip地址，视频发送任务根据地址表中的地址来发送视频包。 数据接收模块： 该模块主要完成视频数据的接收、解码和显示工作。用户通过浏览器实现对远程设备的监控，服务器返回的信息通过浏览器显示。浏览器可以使用微软公司的internet exploer或netscape公司的netscape navigator等。对于普通的文本及html文件支持的gif、jpeg等格式的图片，普通浏览器都可以显示。但对于实时视频数据，首先，与http链接不同，不是使用流套接字而是使用数据报套接字接收，然后还需解码和显示，这些工作浏览器都无法完成。为使用户能通过浏览器观看视频，本系统采用在web页面中嵌入activex控件，由activex控件完成视频数据的接收、解码和显示工作。而activexinternet技术的一个重要方面是安全的下载和安装activex控件和需要的支持文件。microsoft internet explore通过在html文档中使用internet component download方法自动下载并安装activex控件3。 （1）客户端控件的嵌入 在web服务器的html文件中嵌入activex属性，针对客户端使用最多的ie浏览器，html代码可使用的mfccontrol控件如下： <html> <head> <title>videopage</title> </head> <body> <object> id=?mpge4control ? width=100 height=51 classid=clsid:a119846-2e75-11d0-bdb2-000000000000? codebase=/videodisplay/mfccontrol.ocx>#version=1，0，0，1> <paramname=?alighment?value=?1?> <paramname=?captionprop?value=?sample?> </object> </body> </html> 其中id标志控件命名，提供访问控件的html代码。classid标志是唯一的uuid给控件赋值的指令，告诉ie哪个对象被装载。在html页面实现控件的自动下载，使用<object>标志的codebase属性，该属性告诉ie要下载和安装的控件版本和找到和下载控件及其支持文件的地址。 （2）客户端控件的注册 控件编写完成后，需要在客户端注册，关于控件的信息记录在注册表中。客户端从服务器端接收到嵌有控件的html页面后，将根据object标签中的信息通过注册表使用对应的空间完成接收，解码和显示。 4 远程控制部分设计 在远程控制部分设计中，根据性能最优化和实时性考虑，将控制部分分为两部分：云台控制部分，主要是通过串口进行通信；信息家电远程控制，通过内部家庭网络协议对相应设备进行控制，控制信号的物理载体是家庭网络内部总线。（由于篇幅有限，本文仅讨论前者）。 云台控制模块设计 该模块是个相对独立的模块，负责控制云台的上下左右旋转以及镜头的焦距和光圈的调整。当服务器接受到的请求中含有对云台设备以及镜头的控制命令时，将通过cgi函数向云台解码器发送控制指令以实现对云台，镜头的控制。在室内，采用cda2000室内万能解码器4直接通过rs-232串行口与嵌入式网关通信，云台控制电压～24v、～220v 可选，镜头控制电压可在 5v-12v 之间无级调节。
图4 云台控制系统硬件连接框图 在云镜控制模块中，解码器起着核心的地位，设计云镜控制模块主要解决的问题是将各项操作如上下旋转，镜头调焦等操作进行编码，但本系统采用的解码器封装了底层硬件程序的编写，因此所做的工作是利用解码器开发商提供的协议，通过rs232串行口向解码器发送指令。 linux对串口的操作是通过设备文件进行访问的，只需打开相应的串口文件，然后通过调用设备相关函数来打开串口（open()），设置串口参数(tcgetattr()，cfsetispeed()， cfsetospeed())，设置输入输出模式（options.c_iflag和options.c_oflag），恢复串口属性，关闭串口（close()）等即可。
图5 串行通信流程 5 结论 本系统的特点是基于嵌入式微处理器有限的系统资源之上，为客户提供视频服务。本系统采用的是?boa服务器+cgi+家庭网络服务器?的模式来实现对信息家电的控制，但由于篇幅有限，不做论述。鉴于实时视频服务的特殊性，采用了?boa服务器+cgi+视频接收和控制模块(视频服务器)?的模式实现对视频数据的捕获、采集、发送等操作，并通过串行口通信方式对云台和镜头进行直接的控制，视频的接收问题一直以来是研究的重点，本系统采用的是在web页面中嵌入activex控件的方式，由activex控件完成视频数据的接收、解码和显示工作。而这样做的好处是，不需对客户端做任何设置，就可以完成控件的自动下载和视频文件的实时播放。 参考文献 [1] 张大波等编著.嵌入式系统原理、设计及应用，第二版，2005.1，机械工业出版社[m] [2] 李现勇等编著.visual c++串口通信技术与工程实践，第二版，2004.7，人民邮电出版社[m] [3] 李驹光等.arm应用系统开发详解——基于s3c4510b的系统设计，2003.12，清华大学出版社[m] [4] 李善平等.linux与嵌入式系统，第二版，2006.10清华大学出版社[m] [5] 刘峥嵘等.嵌入式linux应用开发详解，第一版，2004.7机械工业出版社[m]