基于嵌入式Linux的3G无线视频终端的设计与实现

　　2．2 视频数据处理模块设计

　　由视频采集模块获取的视频图像需要通过3G网络来进行传输，而从摄像头直接采集的未经压缩的数据量非常大，为了在不影响图像质量的前提下提高传输效率，本系统中对原始获得的视频图像进行了压缩编码。由于MPEG-4是专门为播放流式媒体的高质量视频而设计的，并且MPEG-4标准以其高压缩比、高质量、低传输率已经成为目前网络多媒体传输的主要格式和标准。它可利用很窄的带宽，通过帧重建技术压缩和传输数据，以求使得用最少的数据获得最佳的图像质量并且能够保存接近于DVD画质的小体积视频文件。在本系统中选用开源的Xvidcore作为视频压缩模块的核心算法。Xvidcore是一个高效而且便于移植的编码软件。它不仅支持Simple Profile和Advanced Profile，还支持I／P Frames B-Frames Interlacing和GMC，以钻石和方块模式来进行PMVFast和EPZS运行估计，是目前比较流行的MPEG-4编码软件。Xvidcore源码可从网上下载免费获得，目前最新版为xvidcore-1．2．2，它提供了一系列的库函数及接口函数供应用程序使用。但针对嵌入式系统平台，要使用该库需要将其移植到嵌入式系统中。移植过程如下：

　　解压源代码：tar-zxvf xvidcore-1．2．2．tar.gz；在使用前需要对xvidcore-1．2．2进行交叉编译，步骤如下：

　　1)设置环境变量：export="xvidcore当前所在目录"；

　　2)进入／build／generic目录；

　　3)生成Makefrle：／configure-host=local hostbuild=arm-linux-gcc；／／指定交叉编译工具以便进行交叉编译；

　　4)编译源代码：make。

　　将交叉编译生成的库文件libxvidcore．so．*拷贝到交叉编译器工作目录lib子目录中。完成编码库的移植工作。

　　以上对个独立模块进行了介绍，在软件实现上对系统进行了整体设计，将各个模块有机的组合在一起，并充分考虑了系统的可扩展性。

　　主要结构体如下：

以视频压缩模块为例，其软件流程如图6所示。


2．3 网络转发模块设计

　　在完成对采集图像的压缩或者接收完视频服务器后，需要将数据通过3G网进行转发，完成网络数据转发通常采取的办法是利用Linux提供的socket API进行，socket给用户提供了统一的编程接口，网络传输协议通常有TCP和UDP两种，对于TCP每次要通过3次握手建立连接，在等待乱序及重传丢失数据时会产生较大延时，而UDP又缺乏流量控制，所以都不太适用于实时数据传输，在这种情况下运行于UDP之上的RTP则具有很大的优势，目前对于有实时要求的数据传输RTP是最好的协议，故在本系统中使用了RTP协议作为数据传输协议，流程如图7所示。


2．4 3G模块驱动设计及联网

　　3G模块与ARM是通过USB相连的。无线终端到3G网络的连接是通过PPP协议实现的，PPP协议是一种点对点串行通信协议，为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。由于目前嵌入式市场上的3G模块基本上都是提供Windows CE操作系统下的驱动程序，但对于嵌入式Linux下面的目前还没有驱动支持，所以为本系统开发了3G模块的驱动程序。要完成3G模块的拨号上网功能，需要3个层面的支持：1)是内核层面；2)驱动层面；3)应用程序层面的支持。内核层面主要是通过对内核的重新配置来完成，由于3G模块与ARM通过USB线连接，而上层的PPP通信采用的是串行协议，所以要在内核中加入USB转串口的支持，通过makemenuconfig命令进入内核配置界面，依次选择Device Drivers->USB support->USB Serial Converter Support选择USB Generic Serial Driver按两次空格键使项目前加『*』将其编译入内核，其中加*为编译成内核模块，加M为编译为模块。由于采用的是PPP协议，故要在内核中加入PPP的支持。进入内核配置界面以后，依次选择DeviceDrivers->Network device support->3G模块与ARM是通过USB相连的。无线终端到3G网络的连接是通过PPP协议实现的，PPP协议是一种点对点串行通信协议，为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法。由于目前嵌入式市场上的3G模块基本上都是提供Windows CE操作系统下的驱动程序，但对于嵌入式Linux下面的目前还没有驱动支持，所以为本系统开发了3G模块的驱动程序。要完成3G模块的拨号上网功能，需要3个层面的支持：1)是内核层面；2)驱动层面；3)应用程序层面的支持。内核层面主要是通过对内核的重新配置来完成，由于3G模块与ARM通过USB线连接，而上层的PPP通信采用的是串行协议，所以要在内核中加入USB转串口的支持，通过makemenuconfig命令进入内核配置界面，依次选择Device Drivers->USB support->USB Serial Converter Support选择USB Generic Serial Driver按两次空格键使项目前加『*』将其编译入内核，其中加*为编译成内核模块，加M为编译为模块。由于采用的是PPP协议，故要在内核中加入PPP的支持。进入内核配置界面以后，依次选择DeviceDrivers->Network device support->PPP(point-to-point)protocol support选中，将PPP编译入内核，同时选择PPP展开项，将其全部编译入内核，保存退出。对于驱动层面，3G模块的驱动开发主要是通过修改两个文件generic．c以及usb-serial.c，其中generic．c为USB通用程序，usb-serial．c为USB转串口程序。通过在其中加入一些网络层的hook函数来达到对上层协议的支持。将修改过后的文件复制到／linux2．6．29／drivers／usb／serial，重新编译内核，生成zImage镜像，然后下载到板子上。完成3G模块驱动的设计以及内核对PPP协议的支持，对于拨号上网应用程序的支持，主要是通过PPP提供的两个工具pppd和chat来实现的，其中PPP提供了一种点对串行线路上传输数据流的方法，chat主要用于拨号并等待提示。可从网上下载PPP源码，在本系统中采用的版本为PPP-2．4．0，下载后要解压