【正文】 、多嵌入式 CPU 架構(gòu)。第一代中控：?jiǎn)纹瑱C(jī)架構(gòu)在中控領(lǐng)域發(fā)展時(shí)間比較長(zhǎng)，穩(wěn)定性較好，但面臨基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用比較大的問(wèn)題就是擴(kuò)展性；第二代中控：PC 機(jī)架構(gòu)剛剛開(kāi)始進(jìn)入中控領(lǐng)域，比較好的解決了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用，但 PC 架構(gòu)的特性使中控的穩(wěn)定性、全天候工作能力方面產(chǎn)生了嚴(yán)重問(wèn)題。第三代中控：采用嵌入式架構(gòu)可以兼顧以上兩種技術(shù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。但由于單 CPU 和單操作系統(tǒng)工作，穩(wěn)定性差；當(dāng)核心出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，整個(gè)微格教室癱瘓。第四代中控：采用嵌入式多 CPU 架構(gòu)和多 DSP 可以充分發(fā)揮以上技術(shù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，屏蔽其缺點(diǎn)，具體的特點(diǎn)有：多 CPU 嵌入式平臺(tái)低功耗、發(fā)熱小、穩(wěn)定性高；當(dāng)教室在非上課模式時(shí)自動(dòng)關(guān)閉 VGA 采集 DSP、電源管理等模塊，功耗更低，穩(wěn)定性更好。多個(gè) CPU 分別處理各自的信息，速度快，可靠性高；多個(gè) CPU 分別處理，當(dāng)某個(gè)模塊出問(wèn)題時(shí)，只是給該模塊不能使用，不會(huì)引起整個(gè)微格教室癱瘓；功能定義準(zhǔn)確明晰，模塊化搭建，體現(xiàn)靈活性；配合強(qiáng)大完整的 C/S、B/S 后臺(tái)軟件，全面提升微格教室應(yīng)用。三、優(yōu)勢(shì)分析強(qiáng)大的多媒體信息交互能力LIGHTON MC1100 MC1200 系列“微格交換中控”采用多 CPU 嵌入式設(shè)計(jì)體系，主CPU 采用目前國(guó)際主流的 ARM9 嵌入式技術(shù)體系，支持 Linux、Windows CE 和其他許多嵌入式操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)器管理單元，使中控具有了一顆強(qiáng)健的“心臟”，具有強(qiáng)大的處理能力，同時(shí)，設(shè)備內(nèi)嵌 Linux 嵌入式操作系統(tǒng)，具有一個(gè)穩(wěn)定高效、兼容性強(qiáng)、可靠性高的“思想”。這樣，“微格交換中控”一改傳統(tǒng)基于工控單片機(jī)的中控的技19術(shù)體系，使中控具有了強(qiáng)大的微格處理能力，成為微格教室各種信息交互的核心，這樣，“微格交換中控”不僅僅完成教室設(shè)備的集中控制，更成為微格教室基于校園網(wǎng)絡(luò)的教－學(xué)－管的綜合應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺(tái)。獨(dú)立的本地運(yùn)算體系，支持本地和網(wǎng)絡(luò)兩種工作模式“多媒體交換中控”具有一個(gè) ARM9 的本地運(yùn)算體系，成為整個(gè)中控的處理核心。目前，在中控領(lǐng)域的技術(shù)體系主要有單片機(jī)體系、PC 機(jī)體系、嵌入式體系和多 CPU 嵌入式體系，單片機(jī)體系沒(méi)有獨(dú)立的運(yùn)算能力；PC 機(jī)體系架構(gòu)的中控結(jié)構(gòu)上都是一個(gè)完整意義的 PC 主板外掛一組中控接口的簡(jiǎn)單集成的形式，依賴 PC 主板中控具有了運(yùn)算能力，但這種運(yùn)算體系并不是為中控量身定制的，PC 的運(yùn)算特性并不適合中控的工作需要，比如：PC 主板的 CPU 的運(yùn)算特性、風(fēng)扇散熱方式、總線結(jié)構(gòu)、接口類型等等，這些特性都極大的限制和影響了基于這種技術(shù)架構(gòu)的中控的性能，使“運(yùn)算能力”成為了中控的附屬，成為了中控的負(fù)擔(dān)；一般嵌入式體系則存在穩(wěn)定性差，若核心部分出問(wèn)題則整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的問(wèn)題。目前，高校的教學(xué)應(yīng)用決定了在微格教室中必須要配備高檔的計(jì)算機(jī)，如果再選擇基于 PC 體系的中控，那就意味著教室里將會(huì)有兩臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)設(shè)備，在日常的應(yīng)用中管理和維護(hù)工作量會(huì)成倍的增加。這種簡(jiǎn)單集成帶來(lái)的“偽”運(yùn)算能力的代價(jià)是巨大的。多 CPU 嵌入式運(yùn)算體系具有良好的定制特性，從硬件體系和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都很好的體現(xiàn)了“微格交換中控”的應(yīng)用特性：穩(wěn)定性、可靠性、定制性、擴(kuò)展性等等，與系統(tǒng)融為一體的本地運(yùn)算體系為中控應(yīng)用提供了強(qiáng)健的“心臟”和“思想”，真正支撐中控的完整應(yīng)用，使中控真正成為一個(gè)具有獨(dú)立的本地運(yùn)算體系的核心設(shè)備。穩(wěn)定性強(qiáng)，具備極佳的全天候工作能力嵌入式設(shè)備具有極高的穩(wěn)定性是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的嵌入式的重要特性。MC1100 MC1200 系列“微格交換中控”是公司多年來(lái)嵌入式開(kāi)發(fā)的技術(shù)精華，低耗高效，穩(wěn)定性極高；系統(tǒng)內(nèi)置的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)和大量的實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)成為穩(wěn)定高效、兼容性和擴(kuò)展性很高的操作平臺(tái)。軟硬件的完美組合、低功耗、低發(fā)熱、科學(xué)合理的工藝結(jié)構(gòu)等等這些特性都使“微格交換中控”成為業(yè)內(nèi)中控的佼佼者。目前，在微格教室的建設(shè)中，可視化已經(jīng)成為重要的需求，可視化的價(jià)值在于：教學(xué)時(shí)段實(shí)現(xiàn)可視，輔助教學(xué)，強(qiáng)化管理；而在非教學(xué)時(shí)段，微格設(shè)備的防盜和全天候的閉路監(jiān)控成為有效的安全防護(hù)系統(tǒng)。那就意味著，擴(kuò)展可視應(yīng)用的中控必須具備極強(qiáng)的全天候工作能力！單片機(jī)中控本身不具備音視頻采編能力，依靠外部設(shè)備擴(kuò)展可視化，在應(yīng)用整合上存在問(wèn)題；PC 機(jī)中控具備了可視化能力，但 PC 架構(gòu)的先天特性（穩(wěn)定、發(fā)熱、操作系統(tǒng)等）使其難以具備滿足可視化應(yīng)用的全天候工作能力。嵌入式技術(shù)很好的解決了以上兩種技術(shù)架構(gòu)的先天不足，使“微格交換中控”成為微格教室穩(wěn)定可靠的核心。開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，因需定制，體現(xiàn)強(qiáng)大的定制特性20不同類型的學(xué)校在微格教室建設(shè)上的要求和標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，應(yīng)用和管理的模式也是不一樣的；就是同一學(xué)校不同類型的微格教室的應(yīng)用和管理模式也是不一樣的。用戶希望微格教室的管理能夠更加符合自己學(xué)校的管理特點(diǎn)，能夠更多的體現(xiàn)針對(duì)不同用戶的量身定制。MC1100 MC1200 系列“微格交換中控”采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)。將系統(tǒng)管理底層、用戶接口等進(jìn)行了開(kāi)放。實(shí)現(xiàn)了基本控制自定義、組合控制自定義、端口自定義、狀態(tài)報(bào)告自定義、報(bào)警自定義、模板化管理等定制功能?；究刂谱远x：中控內(nèi)置了多達(dá)上百條的基本控制指令，比如：簡(jiǎn)單的設(shè)備閉合、輸入輸出等。這些基本指令是中控管理的基本元素，“基本控制自定義”就是系統(tǒng)將這些基本控制完全向用戶開(kāi)放，用戶可以根據(jù)自己的管理需要對(duì)這些基礎(chǔ)元素進(jìn)行定義管理，體現(xiàn)自己的管理需要。組合控制自定義：在微格教室的應(yīng)用中，使用最多的，效率最高的是組合控制命令，通過(guò)組合控制自定義用戶在基本控制自定義的基礎(chǔ)上根據(jù)自己的應(yīng)用需要合理定義各種組合控制命令，提高使用效率。比如一鍵上課，通過(guò)組合控制自定義用戶可以確定 PC 機(jī)開(kāi)否？投影機(jī)開(kāi)否？默認(rèn)輸出？默認(rèn)輸入？默認(rèn)音量等等，極大的提高了可管理性。端口自定義：中控具有豐富的端口，開(kāi)放式結(jié)構(gòu)將大部分的端口都進(jìn)行了開(kāi)放，用戶可以在管理系統(tǒng)下對(duì)這些端口進(jìn)行一定程度的自主定義，包括類型、參數(shù)、外接設(shè)備等等。狀態(tài)報(bào)告自定義：各種設(shè)備的狀態(tài)報(bào)告屬性自主定義，報(bào)什么，怎么報(bào)，時(shí)候報(bào)等等都可以靈活定義。報(bào)警自定義：微格教室的安防報(bào)警系統(tǒng)的前端設(shè)備很多，用戶可以根據(jù)不同的 I/O對(duì)報(bào)警進(jìn)行自主定義，每組 I/O 控制不通的報(bào)警設(shè)備，靈活控制報(bào)警類型、報(bào)警方式、報(bào)警時(shí)間等等。模板化管理：用戶在以上各種自定義的基礎(chǔ)上可以生成多個(gè)管理模板，實(shí)現(xiàn)模板化管理。開(kāi)放式結(jié)構(gòu)帶來(lái)了應(yīng)用的定制性、管理的定制性，最大程度上滿足不同高校用戶的管理需求。模塊化設(shè)計(jì)，靈活搭建，擴(kuò)展性強(qiáng)以“微格交換中控”為核心的微格教室方案從整體進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)不同的功能靈活擴(kuò)展相應(yīng)的模塊，根據(jù)應(yīng)用需要合理的規(guī)劃為若干功能模塊：微格教室管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、課堂錄播系統(tǒng)、微格教學(xué)系統(tǒng)、IP 電話通訊系統(tǒng)、PC 機(jī)遠(yuǎn)程管理維護(hù)系統(tǒng)、IC 卡管理系統(tǒng)、擴(kuò)聲投影等外部系統(tǒng)等。這些功能模塊可以在微格教室建設(shè)過(guò)程中靈活選擇，自由搭配，擴(kuò)展性很強(qiáng)。共平臺(tái)，多種類型統(tǒng)一建設(shè)，統(tǒng)一管理21微格教室建設(shè)可分集控型、可視型、錄播型三種類型，每種類型在滿足基本應(yīng)用的基礎(chǔ)上分別有不同的功能應(yīng)用重點(diǎn)，同時(shí)，這幾種類型可以實(shí)現(xiàn)共平臺(tái)，可以在實(shí)際建設(shè)種靈活搭配，統(tǒng)一管理。只要在“微格交換中控”的基礎(chǔ)上增加視音頻編碼 DSP模塊、VGA 采集模塊就可實(shí)現(xiàn)集控型—可視型—錄播型的升級(jí)，對(duì)系統(tǒng)的建設(shè)和擴(kuò)展相當(dāng)方便?；?DSP 的多處理器架構(gòu)全面提升微格處理能力采用核心處理器統(tǒng)一調(diào)度，多路 DSP 協(xié)處理的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)一直是廣州來(lái)同的重要特色。DSP 具有特殊的運(yùn)算結(jié)構(gòu)和指令體系，非常善于處理批量作業(yè)，這樣，DSP 對(duì)于微格的處理能力會(huì)比通用 CPU 的效率高很多。由于 DSP 的這種特性，在微格、音視頻、通信以及嵌入式等行業(yè)應(yīng)用非常廣。DSP 的產(chǎn)品體系也已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，并不斷提升運(yùn)算性能。DSP 的運(yùn)算模式，特點(diǎn)是功耗小，發(fā)熱少，全面提升了微格能力，在處理能力和穩(wěn)定可靠?jī)煞N特性之間找到了一個(gè)完美整合的臨界點(diǎn)。在“微格交換中控”的結(jié)構(gòu)體系里，ARM9 作為一個(gè)中央處理體系，實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)算和統(tǒng)一調(diào)度，多路 DSP 則主要用來(lái)集中處理大批量的音視頻采集編碼、VGA 信號(hào)采集編碼等工作，這樣高性能的并行結(jié)構(gòu)使“微格交換中控”在具備了強(qiáng)大的交互能力的同時(shí)，也具備了超強(qiáng)的微格處理能力，成為微格教室名副其實(shí)的“微格交換中心”、“處理中心”和“管理中心”。輕松擴(kuò)展完整的錄播系統(tǒng)應(yīng)用VGA 采編 DSP 采用高性能的 DSP 處理器，配合高效率的采集和壓縮芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的 VGA(或 RGB)畫(huà)面的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)完成多路攝像機(jī)信號(hào)同步壓縮，實(shí)現(xiàn)一個(gè)立體化、全方位的精品課堂的實(shí)錄和直播。這塊卡具有如下特點(diǎn)：強(qiáng)大的獨(dú)立運(yùn)算能力：基于高性能的 DSP 處理器，獨(dú)立運(yùn)算，不占用主機(jī)的運(yùn)算資源。視頻高度清晰：對(duì) VGA 信號(hào)采用高達(dá) 32 位的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，保證采集畫(huà)面達(dá)到 D1效果。采集編碼同步完成：對(duì) VGA 信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、壓縮編碼、傳輸。分辨率自適應(yīng)： 640*480 ~ 1024*768刷新率自適應(yīng)：60 ~ 85Hz四、關(guān)鍵技術(shù)ARMARM（Advanced RISC Machines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991 年 ARM 公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。22ARM 公司是專門(mén)從事基于 RISC 技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體從 ARM 公司購(gòu)買(mǎi)其設(shè)計(jì)的 ARM 微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己?ARM 微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。因此既使得 ARM 技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，更具有競(jìng)爭(zhēng)力。ARM 微處理器特點(diǎn)：ARM9 系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能,采用 RISC 架構(gòu)的ARM 微處理器一般具有如下特點(diǎn)：體積小、低功耗、低成本、高性能；支持 Thumb（16 位）/ARM（32 位）雙指令集，能很好的兼容 8 位/16 位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；指令長(zhǎng)度固定；DSP數(shù)字信號(hào)處理是一種將現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)的模擬信號(hào)(Analog signals)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信息（Digital signals）的過(guò)程。這些信號(hào)通過(guò)一個(gè)模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)換過(guò)程(稱之為 AD)，變成數(shù)字信號(hào)送給處理器，進(jìn)行數(shù)字計(jì)算，處理結(jié)束后，再把結(jié)果通過(guò)數(shù)字向模擬的轉(zhuǎn)換過(guò)程重新變成連續(xù)信號(hào)(稱之為 DA)。用一般的通用微處理器可以完成這些工作，但是面臨的問(wèn)題是滿足如此高的計(jì)算速度，就很難保證耗電量很低，更難保證價(jià)格足夠便宜。因此，另一種微處理器應(yīng)運(yùn)而生：數(shù)字信號(hào)處理器，簡(jiǎn)稱 DSP（Digital Signal Processor）。DSP 是微處理器的一種,場(chǎng)合要求具有很高的實(shí)時(shí)性(Real Time)，比如通過(guò)移動(dòng)電話進(jìn)行通話。在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP 已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽(yù)為信息社會(huì)革命的旗手。以下是 DSP 優(yōu)于其他微處理器的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)沃芷趦?nèi)進(jìn)行多條乘/加運(yùn)算實(shí)時(shí)的運(yùn)算能力、仿真能力、模擬能力靈活性高可靠性高提高系統(tǒng)性能降低系統(tǒng)成本VGA 采/編隨著數(shù)字信息的不斷發(fā)展，很多行業(yè)對(duì) VGA 信號(hào)的采集需求不斷提升,面對(duì)市場(chǎng)的迫切需求，VGA 信號(hào)實(shí)時(shí)采集壓縮卡它可以把輸入的 VGA 模擬信號(hào)實(shí)時(shí)采集壓縮，不用23再增加額外的設(shè)備，既能保證信號(hào)的連續(xù)實(shí)時(shí)，又能保證清晰不失真，從而完美解決了 VGA 信號(hào)的實(shí)時(shí)采集壓縮這一難題。主要特點(diǎn)如下：強(qiáng)大的獨(dú)立運(yùn)算能力：基于高性能的 DSP 處理器，獨(dú)立運(yùn)算，不占用主機(jī)的運(yùn)算資源。視頻高度清晰：對(duì) VGA 信號(hào)采用高達(dá) 32 位的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，保證采集畫(huà)面達(dá)到 D1效果。采集編碼同步完成：對(duì) VGA 信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、壓縮編碼、傳輸。分辨率自適應(yīng)： 640*480 ~ 1024*768刷新率自適應(yīng)：60 ~ 85Hz網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)A、單組播轉(zhuǎn)換技術(shù)在很多局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，組播的實(shí)現(xiàn)方式與廣播相同，許多二級(jí)交換機(jī)支持 IGMP Snooping，由于視頻數(shù)據(jù)通信量較大，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)傳輸中采用廣播的方式。在這種情況下，一個(gè)組播對(duì)網(wǎng)絡(luò)的壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多個(gè)單播的壓力。Cisco 的 CGMP 和華為的HGMP 雖然可以通過(guò)第三層和第二層結(jié)合的方式解決這一問(wèn)題，但是系統(tǒng)造價(jià)高昂，而且對(duì)于已實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的學(xué)校升級(jí)成本不可能接受。中控的視頻編碼器可以配置設(shè)定單組播轉(zhuǎn)換成多播，通過(guò)這種方式，即可以降低組播數(shù)量，降低網(wǎng)絡(luò)帶寬占用；又可以在服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)單播數(shù)量超過(guò)一定限制后轉(zhuǎn)換為組播，降低服務(wù)器發(fā)送開(kāi)銷(xiāo)，平衡網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力。B、自適應(yīng)碼流技術(shù)采用 UDP、TCP、HTTP 方式傳送視頻數(shù)據(jù)，中控的視頻編碼器都可以在網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)獲得網(wǎng)絡(luò)通信情況的信息，在 UDP 方式下，這是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)丟包率的統(tǒng)計(jì)獲得的，在 TCP、HTTP 的方式下，這是通過(guò)發(fā)送緩沖的大小獲得的。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)阻塞情況的信息，為避免網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡阻塞，管理平臺(tái)可以在網(wǎng)絡(luò)阻塞的情況下通過(guò)降低圖像質(zhì)量、降低編碼幀率等方