嵌入式視頻監(jiān)控組件的設(shè)計與實現(xiàn)

關(guān)鍵詞： 嵌入式 , 視頻監(jiān)控

隨著數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的日益成熟，嵌入式視頻監(jiān)控成為當(dāng)今監(jiān)控技術(shù)的主流，但由于系統(tǒng)功能不斷增加、編程環(huán)境不斷改變以及前期需求分析和設(shè)計不完善，導(dǎo)致系統(tǒng)升級和維護的難度不斷增大，每一處小小的改動都可能造成整個系統(tǒng)的重新編譯、鏈接和調(diào)試，耗費大量的人力、物力和時間。因此需要進行組件化設(shè)計，而為了簡化組件的開發(fā)過程，需要有一組標(biāo)準(zhǔn)的方法來建立、管理和維護組件。針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用程序的開發(fā)過程中，遇到的軟件的可重用性不強、IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性及網(wǎng)絡(luò)帶寬的多樣性等問題，最好的解決問題的辦法是把應(yīng)用程序構(gòu)建在組件基礎(chǔ)上。  

現(xiàn)在通用的組件模型（主要有COM/DCOM、CORBA、JavaBeans等）在運行時需要大量底層基礎(chǔ)的支持，主要運行于非嵌入式平臺。而目前國外流行的嵌入式組件模型主要有比利時IWT協(xié)會贊助的CCOM模型，飛利浦公司用于消費電子的Koala組件模型和國內(nèi)處于起步階段的科銀京成公司的  

Delta SySTem平臺，這些模型都是不公開的限于公司內(nèi)部使用的技術(shù)，并需要相應(yīng)的CASE工具支持。  

針對以上分析，本文進行了監(jiān)控組件化的設(shè)計，選用ABB公司的用于現(xiàn)場設(shè)備的組件模型PECOS作為組件化標(biāo)準(zhǔn)，對整個系統(tǒng)進行開發(fā)。  

1.PECOS技術(shù)簡介  

PECOS組件模型中的元素包括組件、接口和連接器。組件有3種：具有自己的控制線程的活動組件；不具有自己的控制線程，由活動組件調(diào)度的被動組件；其功能由一個事件觸發(fā)的事件組件。這3種組件能夠組合使用。接口表明組件提供給其他組件或需要其他組件的數(shù)據(jù)。包括要傳遞的數(shù)據(jù)的類型（如浮點）、方向（in、out、in/out）和范圍。連接器負責(zé)連接兼容的類型、方向和范圍的接口。  

1.1 PECOS構(gòu)件行為  

一個應(yīng)用可以通過CoCo和目標(biāo)語言類來綜合描述，被連接的對象稱為RTE運行時刻環(huán)境。RTE是PECOS提供的標(biāo)準(zhǔn)庫。RTE的優(yōu)點是應(yīng)用無關(guān)性，PECOS的構(gòu)件也是平臺無關(guān)性的，可以在不同的項目*享。一個具體的應(yīng)用可以分為以下四層：RTOS、RTE、 Generated Classes 、User classes。  

1.2 PECOS組件模型的特點  

用戶語言無關(guān)性 采用接口定義語言（IDL）和組件定義語言（CDL）描述接口和組件，使模型和具體實現(xiàn)分離，理論上可以映射到多種語言C、C++、Java等。  

可移植性 嵌入式系統(tǒng)硬件環(huán)境多樣，所以組件模型的可移植性非常重要，在本模型中通過封裝底層接口獲得很好的移植性。  

組件的易維護性 通過接口繼承和可選接口實現(xiàn)組件的易維護性。  

同其它組件編程技術(shù)相比,PECOS具有很好地跨平臺性能且與編程語言無關(guān),其較好的開放性、擴展性和實時性. 所以,我們選擇以CORBA 作為組件化標(biāo)準(zhǔn),對整個系統(tǒng)進行組件化編程。  

2．嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)主要功能組件  

基于嵌入式Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由3部分組成：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備，嵌入式Web服務(wù)器和遠端監(jiān)控主機?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備負責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集并以某種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)傳遞數(shù)據(jù)；嵌入式Web服務(wù)器負責(zé)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的收集和發(fā)布，監(jiān)控主機則通過以太網(wǎng)實時地得到數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目標(biāo)。  

對整個系統(tǒng)而言，按照功能上的要求，本著全局性擴展性、重用性、先進性和可靠性的原則，把系統(tǒng)設(shè)計分為Web Server組件，CGI組件，串行通信組件，數(shù)據(jù)存儲組件、報警組件等幾個組件模塊。按服務(wù)劃分接口，按功能封裝在組件內(nèi)部，力求系統(tǒng)組件清晰、簡潔、便于維護。這些組件之間的關(guān)系如圖1所示：  

  
圖1 嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)主要功能組件  

Web Server組件是指實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議的基本內(nèi)容（如HTTP協(xié)議）、能夠響應(yīng)和處理用戶請求、實現(xiàn)對立通信的程序模塊，通過對TCP/IP相關(guān)協(xié)議的實現(xiàn)，Web服務(wù)器具有與瀏覽器交互的能力，能夠處理客戶端用戶請求、傳遞網(wǎng)絡(luò)消息并向瀏覽器返回結(jié)果，同時能夠與其他應(yīng)用程序協(xié)同工作。由于Boa是一個單任務(wù)的小型HTTP服務(wù)器，其源代碼開放，穩(wěn)定性好，實時性強，因此本系統(tǒng)中選用Boa作為WebServer。  

CGI組件是指按照CGI標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的具有獨立功能的程序模塊，是嵌入式web服務(wù)器與外部擴展應(yīng)用程序交互的一種標(biāo)準(zhǔn)接口。通過它把現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)實  

時地傳遞給嵌入式web服務(wù)器我。從而實現(xiàn)遠端客戶與現(xiàn)場設(shè)備之間的動態(tài)數(shù)據(jù)交互。  

數(shù)據(jù)存儲組件是指能夠?qū)ΜF(xiàn)場采集數(shù)據(jù)進行保存，并為其它功能組件提供讀寫方法的功能模塊。報警組件是指能提供報警功能的程序模塊。  

在這些組件中，WebServer組件和CGI程序組件分別與串行通信組件、數(shù)據(jù)存儲組件和報警組件相結(jié)合完成對數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示、報警等功能。  

3．串行通信組件實例  

下面以串口通信組件模塊為例，說明如何用PECOS實現(xiàn)其功能。  

串行通信組件是指完成串行通信功能的獨立程序模塊，這個模塊主要包括云臺攝像機等硬件設(shè)備。攝像機控制主要包括控制其焦距、透鏡凹凸、光圈；云臺控制主要包括控制其自動旋轉(zhuǎn)和方向，由其完成現(xiàn)場設(shè)備即云臺攝像機到CGI組件的數(shù)據(jù)傳送，它與CGI程序組件相互配合，共同完成對嵌入式 web服務(wù)器的數(shù)據(jù)更新。  

下面是串口通信組件模塊的接口定義語言IDL定義，這里省略了常量、數(shù)據(jù)定義，只提供整個模塊的總統(tǒng)框架。