基于嵌入式WEB的音视频切换器监控系统
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摘要：文章结合作者的项目开发经历，给出了一种基于嵌入式web技术的VAS-8001音视频切换器远程监控系统的设计方案。并对基于嵌入式WEB的远程监控系统在广电机房设备、环境监控系统领域的应用进行了探讨。
关键词：嵌入式WEB技术；B/S架构；远程监控；音视频切换器
中图分类号：TP827文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)32-1208-02
WEB-based Embedded Switch Audio and Video Monitoring System
ZHANGHai-qiong
(Anhui Radio, Film and Television Institute of Vocational Technology, Hefei 230022, China)
Abstract: The article with the author's project development experience, gives a WEB-based embedded technology VAS-8001 switch audio and video remote monitoring system design. WEB-based embedded and the remote monitoring system in the radio room equipment, environmental monitoring system the application was discussed.
Key words: WEB embedded technology; B/S architecture; remote monitoring; audio and video switches
1 引言
近年来，随着互联网的日益普及，广电设备智能化、数字化的程度不断提高，基于Internet的广电机房设备远程监控系统逐渐成为发展趋势。
视、音频矩阵切换器是广播电视播出机房的重要设备，北京京岛田电子技术有限公司生产的VAS－8001视音频矩阵切换器具有对8路视音频输入信号进行选择，输出任意1路视音频信号的功能，每路视、音频信号均有二路分配输出。被广泛地应用于广播电视系统、图像通信系统、工业/保安监控系统、电教系统、卡拉OK系统的视音频信号切换。
根据嵌入式技术的发展和广电机房设备的现状，研制一种将微处理器、存储器、网络芯片、嵌入式网页服务器等子系统集成一体，具有智能化、网络化、模块化、可靠性高、成本低廉以及维护简单等特点的基于嵌入式WEB的视、音频矩阵切换器远程监控系统势在必行。
2 基于嵌入式WEB的视、音频矩阵切换器监控系统设计实例
2.1 系统原理简介
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，以微处理器或微控制器为核心的专用计算机系统。嵌入式系统与Internet技术相结合，采用B/S（浏览器/服务器）架构应用方式形成的嵌入式Web技术是近几年随着计算机网络的普及而发展起来的一项新兴技术。基于嵌入式Web技术的机房设备环境实时监控系统是指将嵌入式Web 服务器嵌入到机房设备和机房环境监控装置中，在相应的硬件平台和软件系统的支持下将机房设备参数和机房环境量的数据发送至互联网上共享，为Internet或局域网用户提供基于Web 的图形化管理接口，从而省去了专用客户端管理软件，实现对接入到网络中各种设备的统一管理。
基于嵌入式Web技术的视、音频矩阵切换器实时监控系统的核心是嵌入式Web服务器，嵌入式Web服务器由微处理器MCU和以太网接口控制器芯片组成的硬件平台与由数据采集程序、TCP/IP协议栈和HTTP服务器程序组成的软件系统相结合的体系来实现的。基于嵌入式Web技术的视、音频矩阵切换器实时监控系统设计的总体思路是嵌入式Web服务器通过通信端口或现场总线与本地机房设备和环境数据采集设备直接相连，并将接收到的数据经过分析、处理后通过TCP/IP协议将其连接到以太网上。客户端监控主机则通过Web浏览器在网络上实时地监控现场信号的动态变化，从而实现远程监控的目标。
VAS-8001音视频切换器远程监控系统原理框图如图1所示。
2.2 系统硬件设计
基于嵌入式Web技术的VAS-8001音视频切换器远程监控系统的硬件平台主要由嵌入式Web服务器和接口电路组成。嵌入式Web服务器采用Silicon Laboratories公司的高速单片机C8051F120作为中央处理单元。网络协议转换器采用CP2200单芯片以太网控制器。
嵌入式控制器C8051F系列单片机是集成的混合信号片上系统SOC(System on chip)，具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。C8051F创造了将8位MCU的性能提高到100MIPS的历史，这一性能甚至不少16位MCU都达不到。CP2200是集成了IEEE 802.3以太网媒体访问控制器(MAC)、10Base-T物理层(PHY)和8KB非易失性FLASH存储器的单芯片以太网控制器。片内FLASH存储器可用于存储用户常数、Web服务器内容或作为通用非易失性存储器。FLASH存储器的最后6个存储单元已在出厂前被预先写入了一个唯一的48位MAC地址。CP2200采用精巧的5×5毫米封装，能在-40℃到+85℃工业级温度范围内正常工作。
根据VAS－8001视音频矩阵切换器通信协议以及使用状况要求，在其监控系统设计中增加一个嵌入式设备数据测控模块通过现场总线与嵌入式Web服务器相连，并以RS232串口与VAS-8001视音频矩阵切换器进行数据通信。嵌入式设备数据测控模块主要功能是通过对VAS-8001音视频切换器通信协议的编解码以完成嵌入式Web服务器对VAS-8001音视频切换器的监测与控制功能。
2.3 系统软件设计
基于嵌入式Web技术的VAS-8001音视频切换器远程监控系统软件结构采用浏览器/服务器(B/S)和客户端与服务器端(C/S)相结合的架构，客户端可使用Microsoft internet explorer浏览器，服务器采用基于CMX-MICRONET的TCP/IP协议栈实现HTTPWeb服务。远程测控功能通过CGI（通用网关接口）程序实现。即客户端通过HTTP协议发出请求，该请求到达Web服务器后执行相应的CGI程序采集数据并将结果发回客户。图像、声音及动画等多媒体数据的处理是通过嵌入在页面中的Java Applet程序来实现交互功能。如图2所示：
客户端程序采用Java Applet技术增强浏览器的功能，实现动态数据的实时浏览。客户端的IE浏览器通过B/S 方式访问Web 服务器上的网页数据时，网页中Java Applet能够被传送到浏览器并且在浏览器所在的本地机上运行。事实上，在Java applet 中的socket通信是一个典型的C/S访问方式。系统通过Java Applet平衡了服务器端与浏览器端的负载状况，将一部分从前在服务器上工作分给了浏览器，降低了服务器的运行负荷。
2.4 系统实现功能
根据机房监控对象的要求，本系统主要实现了以下几个方面的监控功能：
监测功能分为模拟量检测和开关量检测两个部分，其中模拟量检测包括室内温度、VAS-8001音视频切换器输出的音频和视频分量幅度的检测；
开关量检测包括VAS-8001音视频切换器和室内门、窗开关状态等环境量的检测。
远程控制功能主要有VAS-8001音视频切换器以及其它机房设备管理等开关量输出控制。
并用嵌入在网页中的Java Applet程序将上述各类物理量用声音及动画及时动态地显示出来；数据采集和报警刷新周期小于0.5s。
基于系统安全性考虑，身份验证是必不可少的。用户进入系统主登录界面后，并不能直接对系统进行监控，必须要经过两层系统身份验证，采用的方法是通过窗体验证监测密码和控制密码来实现对不同用户的授权管理。
VAS-8001音视频切换器远程监控系统登录界面与监控界面如图3、图4所示。
该系统完全摆脱了传统监控模式在地点、空间和人数上的限制，监控人员可以灵活机动、随时随地通过现有的公共通信网络，在本地PC上使用标准的IE浏览器作为接口直接访问嵌入在VAS－8001视音频矩阵切换器上的Web服务器，实现对视音频矩阵切换器的数据采集、远程监控功能。最大限度发挥了监控系统的可用性、灵活性。
3 结束语
针对广电机房设备与以太网间的通信互联，本文实现了嵌入式Web技术在VAS-8001音视频切换器远程监控系统中的应用，它为我们管理、控制和监测各种各样广电机房设备提供了一个切实可行的途径。为实现广电机房“无人值班，有人留守”的现代化管理模式提供了技术保证。
参考文献：
[1] 潘琢金,施国君.C8051FXXX高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
[2] 许海燕,付炎.嵌入式系统技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2002.
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