基于A(yíng)RM Linux的無(wú)線(xiàn)音視頻對講系統

　　隨著(zhù)數字化和網(wǎng)絡(luò )化時(shí)代的到來(lái)，尤其是寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，為音視頻這樣大數據量傳輸業(yè)務(wù)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上的應用提供了契機。同時(shí)由于音視頻獨特的感官特性，使其相關(guān)的應用需求也變得越來(lái)越迫切。無(wú)線(xiàn)多媒體是多媒體和移動(dòng)通信這兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)相互融合的產(chǎn)物，成為當今通信領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。鑒于Linux內核的開(kāi)源性，采用其作為操作系統，從而使整個(gè)系統具有更好的實(shí)時(shí)性和穩定性。整個(gè)系統以ARM11為核心處理器、采用新一代視頻編解碼標準H.264進(jìn)行編譯碼，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸音視頻。它充分利用S3C6410微處理器內部集成的多媒體編解碼器(Multi-Formatvideo Codec,MFC)，有效提高了系統的性?xún)r(jià)比。整個(gè)系統為無(wú)線(xiàn)多媒體音視頻的傳輸提供了一個(gè)好的解決方案，可廣泛應用在遠程監控、視頻電話(huà)等各種領(lǐng)域，具有較好的實(shí)用價(jià)值和推廣應用前景。

　　1. 系統總體方案設計

　　通信雙方系統中音頻和視頻采集模塊負責采集模擬信號，并將采集到的音視頻數據送到音視頻管理模塊，經(jīng)過(guò)壓縮處理，再加上數據包頭一起由WiFi發(fā)送到對方;對方接收到數據后，經(jīng)過(guò)相關(guān)處理，判斷音視頻幀類(lèi)型，再送往解壓縮處理模塊，恢復出音視頻數據。通信雙方設備均包含嵌入式音視頻管理模塊和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊。無(wú)線(xiàn)WiFi 收發(fā)模塊運行在2.4 GHz 頻段，符合IEEE 802.11b無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)協(xié)議標準。

　　2. 系統硬件設計

　　系統硬件設計以ARM11 為核心微處理器，主頻為532 MHz,能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)處理的要求，其內部集成有256 MB SDRAM、2 GB FLASH、音頻錄、放音接口、Camera視頻接口、無(wú)線(xiàn)WiFi接口、LCD接口、SD卡接口等，同時(shí)以開(kāi)源的Linux 2.6.28 為內核，yaffs2 為根文件系統，Qtopia 4.4.3 作為用戶(hù)界面，為開(kāi)發(fā)調試和系統設計提供了良好的平臺。

　　2.1 音視頻采集模塊

　　音頻采用處理器內部集成的IIS(Inter-IC SoundBus)音頻接口和WM9714音頻芯片。IIS是飛利浦公司為數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而定制的一種總線(xiàn)標準。在飛利浦公司的IIS標準中，既規定了硬件接口系統，也規范了音頻數據的格式?；诖擞布敖涌谝幏?，實(shí)現了集成音頻輸出、Linein輸入和Mic輸入功能。

　　視頻采集使用的是OV9650CMOS攝像頭模塊，分辨率高達130萬(wàn)像素，可直接與OK6410開(kāi)發(fā)板的Camera接口相接。適用于高端消費類(lèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)控制、車(chē)載導航、多媒體終端、行業(yè)PDA、嵌入式教育培訓、個(gè)人學(xué)習等。其結構較簡(jiǎn)單，提供硬件驅動(dòng)程序，便于使用和調試。

　　2.2 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊

　　本系統的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊采用工作在2.4 GHz 公共頻段的WiFi模塊來(lái)實(shí)現，它遵循IEEE 802.11b/g網(wǎng)絡(luò )標準，可用于在后期開(kāi)發(fā)中將終端接入Internet,其最高數據率為54 Mb/s,支持WinCE、Linux 系統。室內通信距離可達100 m,室外開(kāi)闊地可達300 m。只需要對ARM-Linux操作系統進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置就可以由以太網(wǎng)連接模式轉化為雙機通信AD-HOC模式，在系統啟動(dòng)之后，設計了基于Qt的窗口設計，方便切換連接模式。

　　選用WiFi具有很好的可擴展性，可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器的WiFi連接到廣域網(wǎng)，具有很好的應用前景。同時(shí)大多數手機等終端設備具有WiFi功能，后期還可以將軟件升級至Andriod系統，方便開(kāi)發(fā)和移植。它減少了音視頻實(shí)時(shí)傳輸的開(kāi)發(fā)成本和周期，也給現代移動(dòng)通信提供了一種新的音視頻通信方式。

　　WiFi的驅動(dòng)配置好后，應用層和以太網(wǎng)接口模式編程完全相同。由于此設計音視頻數據量較大，不宜采用UDP,因為當數據量過(guò)大或傳輸信號不好時(shí)，UDP會(huì )嚴重丟包，所以最終選擇面向連接的TCP傳輸協(xié)議，保證了系統音視頻有效傳輸。由于TCP是應答時(shí)式傳輸數據，在局域網(wǎng)內，無(wú)需考慮TCP丟包問(wèn)題，為實(shí)現系統功能提供了可靠的保障。

　　3. 軟件設計

　　軟件分為用戶(hù)界面設計和數據處理、傳輸等模塊的設計。

　　3.1 基于多線(xiàn)程的軟件總體設計

　　系統軟件架構如圖1 所示，它是音視頻單向采集、壓縮、傳輸、接收、解壓縮、處理回放音視頻流控制過(guò)程，各個(gè)模塊采用線(xiàn)程處理，由信號量處理線(xiàn)程間優(yōu)先級構成循環(huán)的線(xiàn)程，有效地處理了音視頻數據流。系統各功能模塊化，便于修改和移植，代碼簡(jiǎn)短精悍。

　　圖1 軟件架構