【文章內容簡介】 互聯(lián)。TCP/IP是目前十分流行的一種網絡協(xié)議，它可提供任意互連的網絡間的通信，幾乎所用的網絡操作系統(tǒng)都支持 TCP/IP協(xié)議。它是目前廣泛使用的Inter的基礎，雖然它不是國際標準，但事實上已成為計算機網絡的工業(yè)標準。 TCP/IP通訊協(xié)議采用了 4層的層級結構。每一層都呼叫它的下一層所提供的網絡來完成自己的需求。這 4層分別為： 應用層：應用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸 (SMTP)、文件傳輸協(xié)議 (FTP)、網絡遠程訪問協(xié)議 (Tel)等。 運輸層：在此層中，它提供了節(jié)點間的數(shù)據傳送服務，如傳輸控制協(xié)議(TCP)、用戶數(shù)據報協(xié)議 (UDP)等， TCP和 UDP給數(shù)據包加入傳輸數(shù)據并把它傳輸?shù)较乱粚又校@一層負責傳送數(shù)據，并且確定數(shù)據已被送達并接收。 網際層：負責提供基本的數(shù)據封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據包都能夠到達目的主機 (但不檢查是否被正確接收 )，如網際協(xié)議 (IP)。 網絡接口層：對實際的網絡媒體的管理，定義如何使用實際網 絡 (如Ethemet、 Serial Line等 )來傳送數(shù)據。 嵌入式 Linux操作系統(tǒng)包括了 TCP/IP網絡協(xié)議棧，這樣在整個網絡環(huán)境中將嵌入式系統(tǒng)平臺作為服務器端，網絡中的其它主機作為客戶機。應用層編程調用 Linux套接字接 ISl(SOCKET)實現(xiàn) TCP/IP通信。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 3. RTP 協(xié)議 視頻信息的網絡傳輸與文本數(shù)據等非實時信息的傳輸不同，它對實時性遠高于可靠性，當網絡擁塞時，對于非實時傳輸而言，只是延長了傳輸時間，而對于視頻傳輸，數(shù)據不能按時到達將導致難以忍受的視頻服務質量。由于TCP是可靠的、面向 連接的傳輸控制協(xié)議，需要較多的開銷，不適合傳輸實時數(shù)據，為此 IETF(Inter Engineering Task Force)的工作組制訂了針對多媒體數(shù)據流的 RTP（ Realtime Transport Protocol，實時傳輸協(xié)議 )，它提供實時媒體數(shù)據端到端的傳輸服務。 RTP由 RTP數(shù)據協(xié)議和 RTCP(RTP Control Protocol， RTP控制協(xié)議 )組成，RTP數(shù)據協(xié)議 38負責實時媒體數(shù)據傳輸，它被定義在一對一或一對多的傳輸情況工作，提供時間信息和實現(xiàn)流同步。 RTCP負責控制實時 媒體數(shù)據傳輸，提供可靠的傳送機制、流量控制和擁塞控制。應用程序開始一個 RTP會話將使用兩個端口，一個給 RTP，一個給 RTCP，會話期間，各參與者周期性地傳送 RTCP包， RTCP包中含有已發(fā)送數(shù)據包的數(shù)量、丟失數(shù)據包的數(shù)量等統(tǒng)計資料，服務器將利用這些信息動態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型，所以， RTP和 RTCP的配合使用能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，可以較好的解決目前流媒體實時傳輸問題 [5]。 RTP通常使用 UDP進行多媒體數(shù)據的傳輸，但如果需要的話可以使用 TCP或 ATM等其它協(xié)議。 由于 RTP和 RTCP處于應用層， IETF(互聯(lián)網工程任務組 , The Inter Engineering Task Force)并沒有為其提供一個統(tǒng)一的模塊，而只是提供了一個協(xié)議框架，此框架覆蓋了目前網絡流媒體應用的絕大多數(shù)內容。此 RTP和 RTCP協(xié)議框架的代碼實現(xiàn)必須建立在 UDP/TCP層之上，把實時多媒體數(shù)據轉化為 RTP包，并產生 RTCP包，同時具有收發(fā) RTP/RTCP包的功能， 并為上層的應用程序提供接口。 上層的應用程序主要是 Linux下的 Socket API，通常以 RTP/UDP/IP的形式發(fā)送數(shù)據。 實時傳輸協(xié)議 RTP(Realtime Transport Protocol)是用于互聯(lián)網上針對多媒體數(shù)據流的一種傳輸協(xié)議，它主要為實時數(shù)據的應用提供點到點或點到多點的通信傳輸服務。 RTP通常使用 UDP來傳送數(shù)據， RTP是在 UDP封裝之前洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 多加了 12字節(jié)的報文頭。 RTP協(xié)議主要包括兩個部分：一部分定義 RTP的數(shù)據報文格式 (見圖 ) 和使用規(guī)則，主要是傳送具有實時屬性的數(shù)據； 另一部分為 RTP控制協(xié)議 (RTCP)， 采用與數(shù)據包相同的分發(fā)機制，將控制包周期性地傳輸?shù)剿袝拝⑴c者中，提供數(shù)據分 發(fā)質量反饋信息，以制定流量控制策略 [6]。 RTP的這些特點使它具有較好的實時性，在視頻傳輸方面得到了廣泛的應用。 RTP通常使用 UDP進行多媒體數(shù)據的傳輸，但如果需要的話可以使用 TCP或 ATM等其它協(xié)議 簡介 MPEG4是一種壓縮標準，國際標準化組織于 1986年成立運動圖像專家組MPEG(Motion Picture Experts Group)，在 1993年 8月正式制定了 MPEG1，在 1994年又發(fā)布了 MPEG2標準， 1999年 2月正式公布了為國際標準的MPEG4(ISO/IEC14496)第一版本。同年年底， MPEG4第二版亦告底定。 MPEG4使多媒體內容更多元化、更具有彈性，且多媒體組件更容易被再利用。它能將現(xiàn)今各自發(fā)展的技術及應用，如互聯(lián)網、動畫、視頻、音頻、交互電視等，整合至單一架構之下，進而提供更佳的資源管理方法和保護著作權的機能。因此，應用前景十分廣闊。 MPEG4標準采用了基于對象的視頻壓縮編碼方法，它不僅可以實現(xiàn)對視頻圖像數(shù)據的高效壓縮，還可以提供基于內容的交互功能，支持對多媒體信息的內容訪問，提供靈活的時域和空域擴展。除此之外，為了使壓縮碼流具有抗信道 誤碼的特性，方便應用于帶寬受限、誤碼易發(fā)的無線網絡和Inter， MPEG4還提供用于誤碼檢測和誤碼恢復的一系列工具。 數(shù)字化視頻采集與處理系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的典型應用，涉及嵌入式系統(tǒng)技術和視頻圖像信息的編碼技術。特別是在視頻圖像信息的編碼技術方面，為了提高系統(tǒng)的視頻圖像質量與通用性，國際通信聯(lián)盟 (ITU)為視頻圖像信息的壓縮編碼制定了很多標準，新的編碼技術被迅速應用到圖像與視頻壓縮上 [8]。 JPEG 是目前最常用的圖像壓縮格式之一，廣泛應用于圖像信息的傳遞與存儲領域， 和 是目前常 用的視頻壓縮標準，可以在窄帶信道上傳遞流暢的視頻影像。應用 JPEG 格式可以進行圖像壓縮，如果想要洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 進一步提高系統(tǒng)性能，可以考慮使用 來進行視頻壓縮 。 上位機軟件設計 上位機程序流程圖如下圖所示： 開始設置服務器端默認IP調節(jié)視頻窗口大小和位置初始化解碼器初始化位圖顯示DIB開始計時用戶點擊鏈接/斷開按鈕是否連接第一次鏈接實例化CTPSock類獲取服務器IP初始化CTPSock對象并發(fā)送數(shù)據請求循環(huán)接收視頻數(shù)據重新發(fā)送數(shù)據請求硬盤有容量存儲視頻/解碼壓縮/顯示發(fā)送斷開請求關閉DIB，退出解碼器結束N YNY 圖 23 上位機程序流程圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 上位機的主要功能是向遠程服務器發(fā)送連接請求，建立通信之后，實時接收視頻數(shù)據并進行存儲、播放。相關輔助功能有狀態(tài)顯示、時間顯示、視頻存檔路徑顯示及設置、視頻存檔所在存儲空間監(jiān)控、壓 縮比遠程設置、服務器 IP 地址顯示及設置、退出及遠程服務器連接。以下介紹主功能和部分輔助功能的具體實現(xiàn)。 上位機的結構和服務器端相似，設計了一個類 CTCPSock 對網絡套接字的相關操作進行了封裝，其提供的主要接口方法如下： bool Init(CHClientDlg*pDlg， DWORD inRemoteIP， int inRemotePort， HWND inwnd=NULL)； bool Reconnect(void)； Void Disconnect(void)； Void SetCountWnd(HWNDinwnd)； int Sendlnfo(unsigned int nMsgType)； 其中 Init()接口方法主要進行網絡套接字的相關初始化，主要工作有：將接口方法中所傳遞過來的相關參數(shù)賦值給對應成員；通信協(xié)議的版本協(xié)商；創(chuàng)建客戶端 TCP 套接字；創(chuàng)建退出和數(shù)據接收事件；遠程套接字地址填充；連接遠程服務器等。 一旦與遠程端服務器連接成功， Init()函數(shù)接下來會將套接字置為阻塞狀態(tài)，并開啟接收線程 (該線程負責接收服務器端反饋的命令以及視頻數(shù)據 )。接收線程開啟后，創(chuàng)建一個死循環(huán)。在循環(huán)內部，每次 接收數(shù)據之前，先判斷退出事件和數(shù)據接收事件，若退出事件有效則退出該循環(huán)，只有當退出事件無效并且數(shù)據接收事件有效時，該線程才不斷接收來自服務器端的數(shù)據信息，并解析該信息。當解析到已接收完一幀數(shù)據 (信息類型為DATA_AFRAME)，則給主窗口發(fā)送一條數(shù)據準備好消息。接著由主程序對收到的壓縮視頻數(shù)據進行存儲、解壓縮、顯示等操作。解析結果為其他類型時程序會做出相應的處理 [13]。 Reconnect(void)接口方法為客戶端暫停接收數(shù)據后，繼續(xù)接收數(shù)據時所調用的接口方法。 SetCountWnd(HWND inWnd)接口方法為數(shù)據幀計數(shù)傳遞一個窗口句柄，本系統(tǒng)中每接收到一幀數(shù)據，則會更新狀態(tài)欄窗口中的幀的總數(shù)目。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 由于客戶端向服務器端所發(fā)送的數(shù)據僅僅是通信消息，如：數(shù)據請求，斷開請求，重連請求等。而不涉及其他諸如視頻數(shù)據的發(fā)送，介于發(fā)送的數(shù)據包類型比較單一，設計了 SendInfo(unsigned int nMsgType)接口方法來 負責通信消息的發(fā)送。該類的使用流程見圖 231。 實 例 化 C T C P S o c k 類 對象 t c p C l i e n t調 用 t c p C l i e n t . I n i t進 行 初 始 化 工 作調 用t c p C l i e n t . S e n d I n f o發(fā) 送 數(shù) 據 請 求調 用t c p C l i e n t . D i s c o n n e c t暫 停 數(shù) 據 傳 輸調 用t c p C l i e n t . R e c o n n e c t繼 續(xù) 數(shù) 據 傳 輸主 程 序 中 完 善 O n D a t a A r r i v e d消 息 響 應 函 數(shù) 圖 24 CTCPSock 類的使用流程圖 上位機程序設計 上位機 服務器應用程序主要是完成圖像數(shù)據的接收、顯示和存儲功能，同時也給終端發(fā)送簡單的控制命令。這里不對其實現(xiàn)的具體過程進行詳細的介紹， 主要進行兩部分的說明：上位機完成網絡連接和數(shù)據接收的部分，以及 JPEG 圖像的解碼和顯示。 上位機服務器網絡連接和數(shù)據接收的實現(xiàn) 服務器程序必須設置好 sin． port 屬性，作為偵聽端口，該值為一個整數(shù) (只要是一個其它 TCP/IP 應用程序沒有使用過的值即可 )。 使用“ Listen 方法進入偵聽狀態(tài)，等待客戶機程序的連接請求。 客戶機程序發(fā)出連接請求，使服務器程序產生 Connection Request事件，該事件得到一個參數(shù) requestID。 服務器程序用 Accept 方法接受客戶機程序的 requestID 請求 (Accept方法必須用上一步得到的 requestID 作為其參數(shù) )。這樣，服務器程序就可洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 以用 SendData 方法發(fā)送數(shù)據了。 當服務器程序接收到數(shù)據時，產生 OnRecvData 事件，通過消息把包含接收到的數(shù)據的地址傳進來。在該事件中，處理接受數(shù)據的保存和顯示等。 如果接受到 Close 事件，則用 Close 方法關閉 TCP/IP 連接。 Socket還有兩個重要的屬性，即所用協(xié)議族 (選用 TPC/IP 協(xié)議 )和協(xié)議狀態(tài) (設定使用的協(xié)議是 TCP 還是 UDP)，對應的設置在 Socket 類的建立是給以初始化。 視頻數(shù)據接收端的實現(xiàn) 視頻數(shù)據接收端的主要功能是接受來自于 TCP 端口的 RTP 數(shù)據包，并將其還原成視頻數(shù)據流。 1. 數(shù)據包的接收 數(shù)據包的接收過程比較簡單，主要由一系列 SOCKET 編程接口的調用所組成，主要有以下幾個過程： (1) 通過 socket()調用創(chuàng)建 TCP 套接口。 (2) 在指定的端口等待 RTP 數(shù)據包的到來。 (3) 通過 recvfrom()接受 RTP 數(shù)據包。 (4) 將 接收到的數(shù)據包放入緩沖區(qū)。 2. 視頻數(shù)據的重組 因為進行數(shù)據的傳輸有可能會出現(xiàn)數(shù)據包的丟失與亂序。數(shù)據重組的主要目的就是在出現(xiàn)丟失和亂序時可以盡最大可能將接收到的數(shù)據恢復到它原來的狀態(tài)。 為了方便對數(shù)據進行重組，在數(shù)據包接收緩沖區(qū)之外又設立了一個數(shù)據重組緩沖區(qū)，數(shù)據包的重組過程就在這個緩沖區(qū)中進行。 在考慮具體的重組方法前， 先介紹一下 MPEG4 的解碼過程。 因為 MPEG4 數(shù)據的解碼是以 VOP 為單位進行的，多個 VOP 的解碼結果才構成一幀完整的圖像，簡單的說就是以流的形式進行的，而不是視頻幀的方 式。 針對解碼方式的這種特點 采用比較特殊的數(shù)據重組方式。 重組程序以 5 個 VOP 為一個單位從 RTP 數(shù)據包還原數(shù)據。為了盡可能洛陽理工學院畢