【正文】 本項(xiàng)目使用的 Bootloader 是 Uboot。 軟件模塊設(shè)計(jì) 采集節(jié)點(diǎn) 主要有視頻采集 模塊、視頻數(shù)據(jù)壓縮模塊、 視頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊 和路由模塊四 個(gè)應(yīng)用層軟件 模塊；中繼節(jié)點(diǎn)主要有應(yīng)用層路由模塊； 接收節(jié)點(diǎn) 主要包括視頻數(shù)據(jù)接收模塊、視頻數(shù)據(jù)解碼模塊、 視頻顯示模塊 以及路由模塊四個(gè)應(yīng)用層軟件模塊。 網(wǎng)絡(luò) 模塊使用 USB 接口來(lái)與主控模塊進(jìn)行交互，主控模塊通過(guò) USB Host 來(lái)連接 網(wǎng)絡(luò) 模塊。圖像采集模塊所采集到的圖像質(zhì)量影響接收方最終得到的圖像的質(zhì)量。此外它還內(nèi)置了一 21 個(gè)采用最先進(jìn)技術(shù)的 3D 加速器，支持 OpenGL ，能實(shí)現(xiàn) 4M triangles/s 的 3D 加速。 在 接收節(jié)點(diǎn) ，主控模塊負(fù)責(zé)控制網(wǎng)絡(luò)模塊接收視頻數(shù)據(jù)，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 視頻解碼以及控制顯示模塊進(jìn)行視頻的顯示。 接收節(jié)點(diǎn) 工作流程 和軟件架構(gòu)分別如圖 310 和圖 311 所示。 圖 36 采集節(jié)點(diǎn) 工作流程圖 15 圖 37 采集節(jié)點(diǎn) 軟件架構(gòu)圖 中繼節(jié)點(diǎn)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì) 中繼 節(jié)點(diǎn)的軟件從結(jié) 構(gòu)上主要分為兩個(gè)部分：底層軟件部分和應(yīng)用層軟件部分。因此硬件方面主要有負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)模塊和負(fù)責(zé)中繼節(jié)點(diǎn)總體控制的主控模塊。各工作站同時(shí)擔(dān)任應(yīng)用終端和路由器兩個(gè)角色如圖 32 所示： 圖 32 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式示意圖 AdHoc 網(wǎng)絡(luò)模式具有無(wú)中心、自組織和動(dòng)態(tài)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，相比于單 AP 的模式，AdHoc 組網(wǎng)更加快速靈活，也更加穩(wěn)定，因此本項(xiàng)目使用 AdHoc 模式實(shí)現(xiàn)無(wú)線視頻傳輸?shù)墓δ堋? 圖 21 無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)類圖 本章小節(jié) 本章主要對(duì) 無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng) 進(jìn)行了需求建模，主要分為需求概述、需求分析和系統(tǒng)建模三個(gè)部分。因此有五個(gè)擴(kuò)展類，分別是 MFC_Module、 User_Keyboard、 LCD_Display、 CMOS_Camera和 USB_NIC。 輸出 （ 1）采集節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)顯示采集到的視頻 （ 2） 接收節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)顯示接收到的視頻 （ 3）采集節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前顯示幀壓縮數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 系統(tǒng)功能 （ 1）采集節(jié)點(diǎn)采集、壓縮、發(fā)送視頻數(shù)據(jù)。 （ 3）接收節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)壓縮數(shù)據(jù)的接收、壓縮數(shù)據(jù)的解碼以及視頻數(shù)據(jù)的顯示等三個(gè)功能。 第 二 章， 進(jìn)行 需求建模，主要包括需求概述、需求分析和系統(tǒng)建模三個(gè)部分。 6 項(xiàng)目的主要目標(biāo)和范圍有： （ 1） 完成系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)，完成視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。根據(jù) 視頻傳輸系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)整體性能，傳輸節(jié)點(diǎn)使用的技術(shù)具有多樣性，且節(jié)點(diǎn)復(fù)雜程度也有所差別，常用的設(shè)計(jì)方案有以下 3 種： 1. 基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案 單片機(jī)方案以單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制功能，以視頻編解碼芯片實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)處理。內(nèi)核精悍穩(wěn)定，效率高，更新速度快，并可以進(jìn)行剪裁和定制。它在原版本 μC/OS 的基礎(chǔ)上做了重大改進(jìn)與升級(jí)，有了十幾年的使用實(shí)踐，并有許多成功應(yīng)用的實(shí)例。應(yīng)用比較廣泛的嵌入式操作系統(tǒng)有以下 3 種： 4 1. VxWorks VxWorks 操作系統(tǒng)是美國(guó) WindRiver 公司于 1983 年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作 系統(tǒng) （ RTOS），是 Tornado 嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。 的數(shù)據(jù)率可以為 4 3 2 1 9 或 6Mbps。 的原始版本規(guī)定了三種物理層介質(zhì)性能。 標(biāo)準(zhǔn) （或稱為 MPEG4 第十部分）是由 ITUT 和 ISO/IEC 聯(lián)手開(kāi)發(fā)的最新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。視頻實(shí)時(shí)播放有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性以及視頻質(zhì)量和傳輸距離等方面的要求，這就需要快速的視頻編解碼技術(shù) 、足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保證。而原始的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量 巨 大，很難進(jìn)行高效傳輸。 Video capture。在進(jìn)行了需求分析后， 設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)的架構(gòu) ，包括系統(tǒng)總體架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和三種節(jié)點(diǎn)的軟硬件結(jié)構(gòu) 。 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 題 目： 基于 嵌入式平臺(tái) 的 無(wú)線視頻傳輸 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 院 系： 軟件學(xué)院 專 業(yè)： 軟件工程（ 嵌入式軟件與系統(tǒng) ） 學(xué)生姓名： 李浩 學(xué) 號(hào)： 08386144 指導(dǎo)教師： 李曉寧（ 高級(jí)工程師 ） 二〇 一二 年 四 月 i 摘 要 隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展和后 PC 時(shí)代的到來(lái)，利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議、可視電話和視頻監(jiān)控等應(yīng)用已經(jīng)成為可能。 本論文首先分析了無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，在總結(jié)已有的視頻傳輸系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上 ，提出了 無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng) 的主要任務(wù)。 Through the transplantation of the AdHoc dynamic routing protocol AODV and the work configuration of each node, AdHoc transmission work is set up, it is easy to set up video transmission system flexibly. In this paper, the characteristics of the wireless video transmission system is firstly analyzed, on the basis of summarizing the research status at home and abroad, advantages and disadvantages of the current video transmission system, the main tasks of the wireless video transmission system is put forward. Following the needs analysis, the system architecture design is introduced, including the overall system architecture, work architecture and hardware and software structure of the three kinds of nodes. Then, various hardware and software modules for wireless video transmission system are designed according to the similarity of hardware and software modules of the three kinds of nodes. Finally, the software and hardware modules of the wireless video transmission system are implemented according to the modules design. Through the development of these abovementioned software and hardware, the various functions of the three types of nodes are achieved, thus, the wireless video transmission system is also achieved. Verified by experiments, the system can steadily achieve the video capture wireless transmission functions. Keywords: Embedded development。 視頻是以有序單幀圖像為元素的重要信息載體，在通信領(lǐng)域的地位越來(lái)越重要。 研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀分析 視頻傳輸系統(tǒng) [3]在視頻監(jiān)控、流媒體傳輸 等領(lǐng)域有著相當(dāng)多的應(yīng)用。由 ISO/IEC 運(yùn)動(dòng)圖像專家組（ MPEG）制定的活動(dòng)圖像編碼 標(biāo)準(zhǔn) MPEG MPEG2 和MPEG4； ISO/IEC 和 ITUT 組成的聯(lián)合視頻組（ JVT）制定的 標(biāo)準(zhǔn)。 1999 年后 進(jìn)行了多次完善和更新，相繼發(fā)布了 、 、 以及 等標(biāo)準(zhǔn)。 標(biāo)準(zhǔn)采用了與原始標(biāo)準(zhǔn)相同的核心協(xié)議，工作頻率為 5GHz，使用 52 個(gè)正交頻分復(fù)用副載波，最大原始數(shù)據(jù)傳輸速率為 54Mbps，達(dá)到了現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中等吞吐量 20Mbps 的要求。另外，相同的硬件平臺(tái)也可以移植不同的嵌入式操作系統(tǒng)?？捎糜?8 位、16 位以及 32 位單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）。 Linux 擁有遍布全球的愛(ài)好者 ，龐大的開(kāi) 發(fā)人員基數(shù)是嵌入式 Linux 的又一個(gè)重大優(yōu)勢(shì)。由于視頻傳輸節(jié)點(diǎn)的工作環(huán)境可能較為復(fù)雜，系統(tǒng)的體積、功耗和穩(wěn)定性方面往往有所要求，所以多為嵌入式系統(tǒng)。它采用 編解碼技術(shù)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用 S3C6410 處理器實(shí)現(xiàn) 的硬編解碼，采用無(wú)線自組網(wǎng) 的傳輸方式靈活搭建傳輸網(wǎng)絡(luò)。論文的結(jié)構(gòu)如下： 第一章， 提出 無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng) 的研究意義，分析 相關(guān)領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，并闡述了本項(xiàng)目的項(xiàng)目目標(biāo)和范圍。 （ 2）中繼節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)壓縮數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能。采 8 集節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)顯示器向用戶反饋每幀壓縮數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。包括 MFC 硬件模塊、 用戶鍵盤 、 LCD 顯示器、 CMOS 攝像頭和 USB 無(wú)線網(wǎng)卡等。 它 們是系統(tǒng)的 n 個(gè)任務(wù)。 在此模式下，無(wú)線工作站組成網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需 AP。此節(jié)點(diǎn)的 硬件 結(jié)構(gòu) 如圖 33 所示： 圖 33 采集節(jié)點(diǎn) 硬件 結(jié)構(gòu) 圖 中繼節(jié)點(diǎn)硬件 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 中繼節(jié)點(diǎn)主要完成的功能有視頻數(shù)據(jù)的接收和視 頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。圖 37 顯示了 采集節(jié)點(diǎn) 軟件架構(gòu)。根據(jù) 接收節(jié)點(diǎn) 所要實(shí)現(xiàn)的功能，該節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層軟件主要由視頻 數(shù)據(jù) 接收模塊、視頻數(shù)據(jù)解碼模塊、 視頻 顯示 模塊 以及組建自組織 AdHoc 網(wǎng)絡(luò)所必需的運(yùn)行 AODV 路由協(xié)議的路由模塊 組成。 在中繼節(jié)點(diǎn)，控制路由協(xié)議的運(yùn)行和報(bào)文的接收和轉(zhuǎn)發(fā)。一個(gè)集成的 MFC[13]（ MultiFormat video Codec） 支持 MPEG4/，此硬件編解碼器支持實(shí)時(shí) 視頻會(huì)議以及 NTSC 和 PAL 制式的 TV 輸出。 S3C6410 的內(nèi)部功能框圖如圖 42 所示： 圖 42 S3C6410 內(nèi)部功能框圖 22 圖像采集模塊設(shè)計(jì) 圖像采集模塊 在 采集節(jié)點(diǎn) 中使用，它負(fù)責(zé)圖像的采集，并將圖像數(shù)據(jù)交給主控模塊實(shí)現(xiàn) 編碼 ，最終由此節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模塊負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)的發(fā)送。 采集節(jié)點(diǎn) 和 接收節(jié)點(diǎn) 中的 發(fā)送模塊和接收模塊 受主控模塊控制，完成視頻數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收 ； 中繼節(jié)點(diǎn) 的 轉(zhuǎn)發(fā)模塊 完成視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。 本項(xiàng)目采用了 NEC 公司生產(chǎn)的 N43 ” LCD 液晶屏，分辨率達(dá)到 480*272，帶一線精準(zhǔn)觸摸， 支持 16 位的 RGB。通過(guò) Bootloader， 可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，最終為操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備正確的運(yùn)行環(huán)境。之后 執(zhí)行 make 命令生成 鏡像文件，并用三星公司提供的 程序?qū)㈢R像文件燒寫到 SD 卡上，制作成 SD 25 啟動(dòng)卡。其源代碼分布如圖 44 所示： 圖 44 Linux 源代碼分布圖 其中， /arch 子目錄包含了所有特定硬件結(jié)構(gòu)的內(nèi)核代碼，如 arm、 i386 等； /drivers 子目錄包含了內(nèi)核中所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，如 usb、 video 等； /include 子目錄 包含了建立內(nèi)核所需的大部分庫(kù)文件； /init 子目錄包含了內(nèi)核的初始化代碼；/kernel 子目錄包含了主內(nèi)核代碼； /ipc 子目錄包含了進(jìn)程間通信代碼； /mm 子目錄包含了所有的內(nèi)存管理代碼； /fs 子目錄包含了所有的文件系統(tǒng)代碼，如 jffs ext3等； / 子目錄包含了網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的代碼。它主要由三部分組成：與文件管理相關(guān)的軟件、被管理的文件和實(shí)施文件管理所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 IBM、 Nokia 的工程師 Thomsa Gleixner， Artem Bityutskiy 等人于 2020 年發(fā)起，致力于開(kāi)發(fā)性能卓越、擴(kuò)展性高的 Flash 專用文件系統(tǒng)，最終誕生了 ubifs。 在獲取攝像頭設(shè)備屬性、設(shè)置圖像格式和初