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1、华中科技大学 硕士学位论文 嵌入式流媒体监控客户端的设计与实现 姓名：李军亮 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：杜旭 20090522 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 近年来，随着流媒体技术和网络通信技术的快速发展，实时网络监控系统也得到 了迅速的发展，被广泛应用在各行业领域中，具有着强大的市场价值。按平台类型划 分，网络监控系统中的监控客户端通常分为两类：基于 PC 平台和基于嵌入式平台。 后者较前者，可裁剪，体积小，成本低，实时性好，稳定性高，不仅具有较高的实际 应用价值，而且还有广阔的发展前景，是众多监控设备开发商的必争之地。 在此背景下，本
2、文将嵌入式流媒体技术和网络通信技术有机结合起来，在 Faraday 公司开发的 FIC8180 硬件平台上，以嵌入式 Linux 2.6 作为操作系统，完成了一个基 于嵌入式平台的流媒体监控客户端的设计与实现。 该客户端选择了 MiniGUI 图形支持 系统、易于分析的 XML 通信交互协议和强大的开源 FFmpeg 编解码库。 本文首先介绍了该嵌入式监控客户端开发中所涉及到的关键技术以及将用到的流 媒体传输协议、MiniGUI 图形系统、通信交互协议和编解码库；然后针对该客户端的 硬件平台和功能需求，对软件系统架构进行整体设计；紧接着详细阐述了各个重要模 块的设计与实现，包括交互界面，信令控
3、制，RTP/RTCP 实时传输和流媒体播放等四 个模块。本文的创新点在于对数据缓冲区进行了优化，一定程度上减少了监控时延。 最后，本文还对该客户端进行了详细的功能、稳定性和健壮性测试，并对测试结 果进行全面分析。测试结果表明，该嵌入式流媒体监控客户端功能齐全，具有良好的 实时性和稳定性，低码率下亦可清晰播放，满足了监控系统的应用需求，在市场上有 着良好的反响。 关键词：关键词： 嵌入式系统; 流媒体; 监控客户端; MiniGUI 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract In recent years, with the rapid development of
4、 streaming media technology and network communication technology, Real-time network surveillance system had been developed rapidly and used in the various field widely. It has great market value. There are two different platform types of network surveillance client in the current surveillance market
5、: based on the PC platform and based on embedded platform. The latter than the former, can be cut, smaller size, lower cost, better real-time and stable. The embedded surveillance system not only has the practical application of high value, but also has broad prospects for development. It has become
6、 hot in relevant study for many surveillance developers. In this background, this paper combines embedded streaming media technology and network communication technology together to complete the design and implementation of an embedded streaming media surveillance client on the FIC8180 development b
7、oard of Faraday. It runs in embedded Linux 2.6 operation system, is based on MiniGUI graphics system and selects a easy communication protocol called XML and an open source codec library named FFmpeg. Firstly, this article introduces the key technologies involved in the development of the surveillan
8、ce clients and streaming media transport protocol, MiniGUI, communication interaction protocols and codec library, which are used in implementation. Secondly, it gives the total design of system architecture with the application software according the hardware platform and functional requirements of
9、 the surveillance client. And then talk about how to design and implement some important modules, including the graphical interface, signaling control, RTP/RTCP real-time transmission and streaming media player. The innovation in this article is that the data buffer is optimized to reduce delay. Fin
10、ally, this article carries out function and performance testing for the client in detail, and has a comprehensive analysis according test results. Test results shows that the embedded streaming media surveillance client has full-featured and has great performance in real-time, stable and reliable. I
11、t plays smooth in low rate and meets the application requirements of surveillance system. At present , it has a good response in market. Keyword: Embedded system; Streaming media; Surveillance client; MiniGUI 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 V 缩略语 API - Application Programming Interface 应用编程接口 FIFO - First I
12、nput First Output 管道 GPS - Global Position System 全球定位系统 GUI - Graphic User Interface 图形用户界面 GAL - Graphics Abstract Layer 图形抽象层 GDI - Graphic Device Interface 图形设备接口层 HTML - HyperText Mark-up Language 超文本标记语言 IAL - Input Abstract Layer 输入抽象层 OSD - On Screen Display 在屏显示 PTZ - Pan Tilt Zoom 摄像头云台控制
13、PS - Program Streaming 节目流 QoS - Quality of Service 服务质量 RTP - Real-time Transport Protocol 实时传输协议 RTCP - Real-time Transport Control Protocol 实时传输控制协议 RTSP - Real-time Streaming Protocol 实时流协议 RISC - Reduced Instruction Set Computing 精简指令运算集 SIP - Session Initiation Protocol 会话发起协议 SGML - Standard
14、Generalized Markup Language 标准通用标记语言 USB - Universal Serial Bus 通用串行总线 UART - Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步收发传输器 XML - Extensible Markup Language 可扩展标记语言 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 VI 图表索引 图 2.1 RTP 包头格式.(6) 图 2.2 MiniGUI 体系架构(8) 图 3.1 监控客户端硬件平台架构图(12) 图 3.2 监控系统应用架构图.(14) 图 3.3 监控客户
15、端系统架构图.(15) 图 3.4 消息驱动流程图.(18) 图 3.5 输入引擎设计流程图.(19) 图 3.6 交互界面程序流程图.(20) 图 3.7 主窗口回调函数处理流程.(22) 图 3.8 XML 消息与信令对应图(24) 图 3.9 源节点状态转换图.(26) 图 3.10 UDP 上的 RTP 封包格式(28) 图 3.11 RTP 解包流程.(28) 图 3.12 带反馈机制的 RTP 接收流程.(29) 图 3.13 缓冲区共享.(30) 图 3.14 多段变动缓存机制.(30) 图 3.15 FIFO 接口设计图(31) 图 3.16 解码播放流程图.(32) 图 4.
16、1 流媒体监控客户端测试网络拓扑图一.(33) 图 4.2 流媒体监控客户端测试网络拓扑图二.(34) 表 3.1FIFO 中传输信息总览 (17) 表 3.2 响应结果类型总览.(25) 表 4.1 用户交互界面完整性测试.(34) 表 4.2 单节点连接播放测试.(35) 表 4.3 多节点连接播放测试.(36) 表 4.4 RTCP 反馈机制下自适应码率调整测试(36) 表 4.5 流媒体监控客户端稳定性测试.(37) 表 4.6 流媒体监控客户端健壮性测试.(37) 公式 3.1 缓冲区块大小计算公式.(30) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的
