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一种根据ARM Linux的无线音视频对讲体系设计方案

随着数字化和网络化时代的到来,尤其是宽带无线网络的发展,为音视频这样大数据量传输业务在无线网络上的应用提供了契机。同时由于音视频独特的感官特性,使其相关的应用需求也变得越来越迫切。

跟着数字化和网络化年代的到来,尤其是宽带无线网络的开展,为音视频这样大数据量传输事务在无线网络上的运用供给了关键。一同因为音视频共同的感官特性,使其相关的运用需求也变得越来越火急。无线多媒体是多媒体和移动通讯这两个范畴的技能彼此交融的产品,成为当今通讯范畴的一个热门。鉴于Linux内核的开源性,选用其作为操作体系,从而使整个体系具有更好的实时性和安稳性。整个体系以ARM11为中心处理器、选用新一代视频编解码规范H.264进行编译码,并通过无线网络传输音视频。它充分利用S3C6410微处理器内部集成的多媒体编解码器(Multi-Formatvideo Codec,MFC),有用提高了体系的性价比。整个体系为无线多媒体音视频的传输供给了一个好的解决方案,可广泛运用在长途监控、视频电话等各种范畴,具有较好的实用价值和推广运用远景。

1.体系整体方案规划

通讯两边体系中音频和视频收集模块担任收集模拟信号,并将收集到的音视频数据送到音视频办理模块,通过紧缩处理,再加上数据包头一同由WiFi发送到对方;对方接纳到数据后,通过相关处理,判别音视频帧类型,再送往解紧缩处理模块,恢复出音视频数据。通讯两边设备均包含嵌入式音视频办理模块和无线收发模块。无线WiFi收发模块运行在2.4 GHz频段,契合IEEE 802.11b无线局域网协议规范。

2.体系硬件规划

体系硬件规划以ARM11为中心微处理器,主频为532 MHz,能够满意实时处理的要求,其内部集成有256 MB SDRAM、2 GB FLASH、音频录、放音接口、Camera视频接口、无线WiFi接口、LCD接口、SD卡接口等,一同以开源的Linux 2.6.28为内核,yaffs2为根文件体系,Qtopia 4.4.3作为用户界面,为开发调试和体系规划供给了杰出的渠道。

2.1音视频收集模块

音频选用处理器内部集成的IIS(Inter-IC SoundBus)音频接口和WM9714音频芯片。IIS是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而定制的一种总线规范。在飞利浦公司的IIS规范中,既规则了硬件接口体系,也规范了音频数据的格局。依据此硬件及接口规范,完结了集成音频输出、Linein输入和Mic输入功用。

视频收集运用的是OV9650CMOS摄像头模块,分辨率高达130万像素,可直接与OK6410开发板的Camera接口相接。适用于高端消费类电子产品、工业操控、车载导航、多媒体终端、职业PDA、嵌入式教育培训、个人学习等。其结构较简略,供给硬件驱动程序,便于运用和调试。

2.2无线传输模块

本体系的无线传输模块选用作业在2.4 GHz公共频段的WiFi模块来完结,它遵从IEEE 802.11b/g网络规范,可用于在后期开发中将终端接入Internet,其最高数据率为54 Mb/s,支撑WinCE、Linux体系。室内通讯间隔可达100 m,室外开阔地可达300 m.只需求对ARM-Linux操作体系进行简略的装备就能够由以太网衔接形式转化为双机通讯AD-HOC形式,在体系启动之后,规划了依据Qt的窗口规划,便当切换衔接形式。

选用WiFi具有很好的可扩展性,能够通过无线路由器的WiFi衔接到广域网,具有很好的运用远景。一同大多数手机等终端设备具有WiFi功用,后期还能够将软件晋级至Andriod体系,便当开发和移植。它减少了音视频实时传输的开发本钱和周期,也给现代移动通讯供给了一种新的音视频通讯方法。

WiFi的驱动装备好后,运用层和以太网接口形式编程完全相同。因为此规划音视频数据量较大,不宜选用UDP,因为当数据量过大或传输信号欠好时,UDP会严峻丢包,所以终究挑选面向衔接的TCP传输协议,确保了体系音视频有用传输。因为TCP是应对时式传输数据,在局域网内,无需考虑TCP丢包问题,为完结体系功用供给了牢靠的确保。

3.软件规划

软件分为用户界面规划和数据处理、传输等模块的规划。

3.1依据多线程的软件整体规划

体系软件架构如图1所示,它是音视频单向收集、紧缩、传输、接纳、解紧缩、处理回放音视频流操控进程,各个模块选用线程处理,由信号量处理线程间优先级构成循环的线程,有用地处理了音视频数据流。体系各功用模块化,便于修正和移植,代码简略精悍。


图1软件架构

3.2回音消除

体系开端时呈现回音和延时问题,延时是因为收集传输进程中形成的,所以只能尽量缩短延时,而无法做到即时播映,这也是此体系的缺点之一。回音是因为延时形成的,文中最终选用开源的Speex算法消除了回音。具体做法:将该算法编译成库文件,加入到Linux内核,即能够运用Speex的API函数,完结音频的回音消除。

3.3嵌入式音视频的同步

本文的根本思想是以视频流为主媒体流,音频流为从媒体流,视频的播映速率坚持不变,依据本地体系时钟确认实践时刻,通过调整音频播映速度来到达音视频同步。

首要挑选一个本地体系时钟参阅(LSCR),然后将LSCR发送到视频解码器和音频解码器,由这两个解码器依据各帧的PTS值对照本地体系时钟,参阅发生各帧精确的显现或回放的时刻。也就是说,生成输出数据流时依据本地参阅时钟上的时刻给每个数据块都打上时刻戳(一般包含开端时刻和完毕时刻)。在播映时,读取数据块上的时刻戳,一同依据本地体系时钟参阅上的时刻来组织播映。

整个体系的音视频同步数据流程如图2所示。


图2音视频同步数据流程

4.音视频通道办理

为了节省内存资源,便于通道的办理,本规划选用分通道的线程池办理,音、视频分别由自己的通道完结任务。

音视频收集运用同一个线程处理,选用select体系调用,每履行到此线程,就判别音视频设备是否安排妥当,若安排妥当即收集音频或视频到音视频缓冲区,再交给音视频收集紧缩线程,最终再交给发送线程打包后选用TCP发送。需求阐明的是本规划线程之间均选用信号量完结线程间依据TCP的音视频软件架构的同步办理。发送完今后进入接纳线程等候对方发音视频数据。在承受端由接纳线程接纳到数据今后,判别数据的包头,再交由解紧缩处理线程处理,然后播映音视频,再等候对方发数据到本机。

因为处理器的高速处理和高功率视频硬件H.264解紧缩,使得整个体系实时性根本到达要求。嵌入式音视频办理模块完结了整个体系的统筹操控和实时处理,为音视频数据办理供给牢靠的确保。

5.结语

现在依据嵌入式无线终端的视频监控产品因为无需布线、传输间隔远、环境习惯能力强,功能安稳及通讯便当等优势而倍受青睐,在安全督查、巡查通讯、施工联络、人员分配等场合发挥着不行代替的效果。本体系是依据嵌入式Linux的无线音视频通讯手持式终端,其体积较小、携带便当,选用锂电池通过开关电源芯片降压的方法给整个体系供电,其功率较传统直流稳压大大提高。在户外可视化文娱、施工现场监控、大型安保联络等场合均可运用,具有广泛的运用远景。

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