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2023年12月17日发(作者：安卓手机开发安卓软件)
Ｉ｜Ｖ 。 Ｌ。ｃＡ｛ 尝 囊囊越簟 ｛ ｆｏ匹 ｉ ｒｉｎ 【本文献信息】陈宗成，邓华秋．基于ＡＲＭ１１的嵌入式视频传输系统的实现［Ｊ］．电视技术，２０１３，３７（９） 基于ＡＲＭｌｌ的嵌入式视频传输系统的实现 陈宗成，邓华秋 （华南理工大学理学院物理系，广东广州５１０６４０） 【摘要】基于ＡＲＭ１１架构的微控制器￥３Ｃ６４１０以及Ｌｉｎｕｘ操作系统成功实现数字视频传输。通过采用Ｖ４Ｌ２提供的接口函 数，实现视频的采集；使用￥３Ｃ６４１０自带的硬件编码模块实现视频编码；然后对Ｈ．２６４视频流进行ＲＴＰ格式的打包；采用ＪＲＴ— ＰＬＩＢ提供的库函数，对编码后的视频数据进行实时发送；最后使用ＶＬＣ播放器解读ＳＤＰ文件实现了实时播放，以验证传输系统 的实际效果。 【关键词】视频传输；Ｌｉｎｕｘ；ＡＲＭ１１；ＲＴＰ／ＲＴＣＰ；ＳＤＰ 【中图分类号】ＴＮ９１１．７３ 【文献标志码】Ａ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭｌｌ ＣＨＥＮ Ｚｏｎｇｃｈｅｎｇ，ＤＥＮＧ Ｈｕａｑｉｕ ＬＰｈｙｓｉｃｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉａｎ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｒｅａｈｉｍｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ１１一ｂａｓｅｄ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ￥３Ｃ６４１０ ａｎｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｌｉｎｕｘ ｏｐｅｒ— ａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｃａｐｔｕｒｅｓ ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｄａｔａ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｖ４Ｉ２，ｅｎｃｏｄｅｓ ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎ￥３Ｃ６４１０，ｐａｃｋｅｔｓ ｔｈｅ Ｈ．２６４ ｖｉｄｅｏ ｓｔｒｅａｍ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｒ１１Ｐ ｆｏｒｍａｔ，ｓｅｎｄｓ ｔｈｅ ｅｎｃｏｄｅｄ ｖｉｄｅｏ ｄａｔａ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＪＲＴＰＬＩＢ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔｈｅ ＳＤＰ ｆｉｌｅｓ ｏｎｌｉｎｅ ｉｎ ｒｅ— ｌａｔｉｍｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＶＩ Ｃ ｄｉｓｐｌａｙｅｒ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｖｉｄｅｏ ｔｒｎａｓｍｉｓｓｉｏｎ；Ｌｉｎｕｘ；ＡＲＭ１１；ＲＴＰ／ＲＴＣＰ；ＳＤＰ 随着图像处理技术和网络技术的不断发展，视频监控 ＲＴＰ／ＲＴＣＰ协议保证流媒体的实时传输 Ｊ。 系统大致经历了三个发展阶段，前两代分别以黑白电视为 代表的模拟监控系统和以硬盘录像机为代表的半数字化 １ 系统结构 监控系统…，第三代视频监控系统是指以前端网络视频 本文在ＡＲＭ—Ｌｉｎｕｘ嵌入式平台实现远程视频实时监 为代表的全数字视频监控系统，视频从前端的采集、压缩、 控系统，利用现有的网络设备，满足用户远程监控的目的。 传输和浏览、存储全部数字化。ＣＣＤ和ＣＭＯＳ摄像头为 需要实现的主要工作包括前端视频采集、网络传输和终端 数字视频采集提供便利。随着视频压缩算法的发展，高压 接收播放，主要功能总结如下： 缩比、还原能力强的压缩算法不断出现，特别是伴随着流 １）监控前端设备通过ＣＯＭＳ摄像头实现视频的 媒体技术产生的Ｈ．２６４视频压缩技术，为视频的实时传 采集； 输和实时浏览提供便捷。 ２）在ＡＲＭ—Ｌｉｎｕｘ平台对原始视频数据编码； 伴随着数字化视频监控系统的到来，对视频监控系统 ３）前端服务器与客户端通过局域网或者因特网实现 的要求也不断提高，要求实时可靠、操作简单、功能丰富、经 视频数据的组播发送； 济适用等。而嵌入式系统的基本特点恰好满足了以上要 ４）客户端接受Ｈ．２６４视频数据，实时解码播放。 求，嵌入式视频监控系统应运而生。目前嵌入式视频系统 考虑到视频监控系统需要视频的实时采集、编码和 普遍采用Ｂｓ架构，虽然实现起来简单方便 ］，却不利于显 发送，因此，需要集成度高、稳定、实时性好的ＳｏＣ系统。 示端功能的升级和改进。本文根据嵌入式视频监控系统的 在综合考虑成本的情况下，选择三星公司￥３Ｃ６４１０作为主 发展现状，在Ａ￣Ｉ－Ｌｉ／１ｕｘ嵌入式系统上搭建监控系统必须 控芯片。￥３Ｃ６４１０是以功能强大的ＡＲＭ１１为核心的ＳｏＣ 的软件平台，通过ｃＳ架构实现视频的采集、编码、发送和显 芯片，使用广州友善之臂技术有限公司开发的ｍｉｎｉ６４１０ 示功能。编码方面采用最新的Ｈ．２６４标准，有效地降低了 嵌入式平台。整体硬件平台如图１所示。 码率，和ＭＰＥＧ－２和ＭＰＥＧ－４ ＡＳＰ等标准相比，在同等图像 质量下，采用Ｈ．２６４技术压缩后的数据量只有ＭＰＥＧ－２的 ２视频采集、编码及发送 １／８，ＭＰＥＧ－４的１／３ 。在视频发送方面，采用协议ＵＤＰ／ ２．１视频采集 ＲＴＰ／ＲＴＣＰ，既满足视频服务器所需的组播特性，又能通过 利用ｖ４Ｉ２接ＬＩ函数获取视频帧数据有３种方式：直 ２１０《电视技术》第３７卷第９期（总第４１１期）ｌ投稿网址ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ＶｉｄｅｏＥ．ｃａ
ＶＩＤＥｏ脚ｕｃ 尝 编码操作，主要步骤如下： １）初始化编码句柄。在进行编码之前需要初始化一 个编码句柄ｈａｎｄｌｅｓ，该变量是一个结构体变量，其中存储 了视频编码的控制信息，初始化该结构体的ＡＰＩ函数是： ｖｏｉｄ ＳｓｂＳｉｐＨ．２６４Ｅｎｃｏｄｅｌｎｉｔ（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｕｉＷｉｄｔｈ，ｕｎ－ ｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｕｉＨｅｉｇｈｔ，ｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｕｉＦｒａｍｅｒａｔｅ，ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｕｉＢｉｔｒａｔｅ＿ｋｂｐｓ，ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｕｉＧＯＰＮｕｍ）。 ２）将编码信息写入ＭＦＣ驱动层，初始化ＭＦＣ硬件。 完成这一工作的ＡＰＩ函数是：ｉｎｔ ＳｓｂＳｉｐＨ．２６４ＥｎｃｏｄｅＥｘｅ （ｖｏｉｄ：｝：ｏｐｅｎＨａｎｄｌｅ）。 ３）获取输入缓存地址。通过函数ｖｏｉｄ：｝：ＳｓｂＳｉｐＨ． 图１ 系统硬件平台 ２６４ＥｎｃｏｄｅＧｅｔｌｎＢｕｆ（ｖｏｉｄ ｏｐｅｎＨａｎｄｌｅ，ｌｏｎｇ ｓｉｚｅ）获得内 接通过ｒｅａｄ（）函数读取视频帧，用户指针方式，ｍｍａｐ内 核存储原始数据的帧缓存地址。 存映射。本文通过内存映射方式采集，采用这种方法读取 ４）将原始视频大小存人内核缓冲区。通过ｍｅｍｃｐｙ 方便，而且省去了大量的内存拷贝，效率较高，具体操作步 函数，将采集到的视频数据发送该内核驱动空间，用于 骤如图２所示 。 打开摄像头驱动文件 缓冲人队列，交 内核驱动 ｖｔＤｔＯＣＱ ＢＵＦ ＿ＭＦＣ对视频进行编码。 ５）对视频数据进行编码。视频编码的ＡＰＩ函数是： ｉｎｔ ＳｓｂＳｉｐＨ．２６４ＥｎｃｏｄｅＥｘｅ（ｖｏｉｄ ｏｐｅｎＨａｎｄｌｅ）。在进行 获取驱动功能 ＶＩＤＩＯＣＱＵＥＲＹＣＡＰ —编码时，有些编码器会在每个关键帧前面都添加序列参数 集（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ，ＳＰＳ）和图像参数集（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ，ＰＰＳ），造成无用的码率增加。ＭＦＣ只对第 一启用视频采集 ＶＩＤＩＯＣＳＴＲＥＡＭＯＮ —帧Ｈ．２６４码流上添加ＳＰＳ和ＰＰＳ。ＳＰＳ和ＰＰＳ中含有 ６）获取编码后的帧缓存地址和大小。通过ＡＰＩ函数 设置视频格式 ＶＩＤＩＯＣＳＦＭＴ — —．解码所必须的参数，包括帧频、图像大小等。 视频缓冲序列中 取一帧视频 ＶＩＤＩＯＣＤＱＢＵＦ —ＧｅｔＯｕｔＢｕｆ函数获取编码后视频数据在内核中的缓冲区地 址。返回的编码数据，除了第一帧图像外，每次缓冲区内 为设备驱动申请 帧缓存 ＶＩＤＩＯＣＲＥＱＢＵＦＳ —缓冲人队列， 内核驱动 ＶＩＤＩＯＣＱＢＵＦ 保存的都包含并且只包含一个完整的ＮＡＬ单元；第一帧 图像编码完成之后，缓冲区除了第一个ＮＡＬ单元之外，还 有序列参数集和图像参数集２个ＮＡＬ单元。 ７）将编码数据放人环形存储队列。 ８）释放资源，关闭编码设备。 查询已申请帧缓存 相关信息 ＶＩＤＩＯＣ＿ＱＵＥＲＹＢＵＦ 停止视频采集 映射帧缓存到用户 控件 ｍｍａｐ０ ２．３视频发送 本系统采用流媒体最常用的ＲＴＰ／ＲＴＣＰ协议发送视 关闭摄像头驱动文件 频数据。编码后的视频数据按照ＲＴＰ协议打包，并利用 ＵＤＰ协议对局域网组播。ＲＴＰ协议的定位是应用层协 议，这样便于扩展。本文利用ＲＴＰ的一个Ｃ＋＋库ＪＲＴ． 图２视频采集流程 ２．２视频编码 ＰＬＩＢ进行视频发送，该库封装了网络协议的配置，只要调 本文利用￥３Ｃ６４１０提供的ＭＦＣ硬件编码器对原始视 用其中的ＡＰＩ函数就可以轻易配置网络，不过ＪＲＴＰＬＩＢ 频数据进行Ｈ．２６４格式编码，与ｖ４Ｌ２视频采集操作相 本身不是针对某一种实时数据的开发库，因此，发送不同 同，ＭＦＣ进行编码时，绝大多数操作都是通过Ｉ／Ｏ ｃｏｎｔｒｏｌ 的数据流需要用户根据相应的协议进行ＲＴＰ的分包和 接口函数来完成的，￥３Ｃ６４１０已经提供了针对Ｈ．２６４视频 打包。 编码的Ｉ／Ｏ ｃｏｎｔｒｏｌ接口的封装ＡＰＩ函数。为了减小编程 １）移植ＪＲＴＰＬＩＢ到ＡＲＭ平台 工作量，本文使用这些已经比较稳定的ＡＰＩ函数进行视频 本系统使用的ＪＲＴＰＬＩＢ版本是３．７．１。该ｃ＋＋库是 投稿网址ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ＶｉｄｅｏＥ．ｃｎＩ《电视技术》第３７卷第９期（，￣４１１期）２１１
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