缐曉林　游向東　潘　力

摘要：本文介紹一款硬件基于i.Mx27、軟件基于SIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視傳機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)該產(chǎn)品的軟硬件實(shí)現(xiàn)做全面闡述。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)視傳機(jī)；i.MX27；sIP；Linphone；MiniGUI

前言

隨著因特網(wǎng)的發(fā)展成熟、用戶需求的增長(zhǎng)以及宏觀環(huán)境變暖等條件的刺激，基于網(wǎng)絡(luò)的音視頻通信行業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)。本文介紹基于Freescale公司i.MX27硬件平臺(tái)，基于SIP(初始會(huì)話協(xié)議)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視傳機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

視傳機(jī)的軟硬件技術(shù)基礎(chǔ)

i.MX27

將視頻編解碼功能嵌入到多媒體應(yīng)用處理器中已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)。Freescale DragonBall家族最新成員i.MX27多媒體應(yīng)用處理器，片內(nèi)集成H.264／MPEG4全雙工硬件編解碼視頻處理單元，是嵌入式多媒體應(yīng)用處理器的一顆新星，可廣泛應(yīng)用于多種產(chǎn)品中。i.MX27處理器內(nèi)部的硬件編解碼模塊性能強(qiáng)勁，可以達(dá)到H.264／MPEG4編解碼D1分辨率：720×576@25fps；720×480@30fps；全雙工編解碼同時(shí)進(jìn)行可以達(dá)到VGA分辨率：640×480@30fps。

SIP協(xié)議

SIP是由IETF(國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定組織)制定的面向Internet會(huì)議和電話的信令協(xié)議。SIP是一個(gè)應(yīng)用層的協(xié)議，可以建立，修改或者中止多媒體會(huì)話或者呼叫。它是一個(gè)基于ASCII的端到端的協(xié)議，它實(shí)際上是在因特網(wǎng)上提供“約會(huì)”服務(wù)。用來(lái)實(shí)現(xiàn)v0IP的開放協(xié)議，最常用的有三種，SIP、MGCP(Media GatewayControl Protoc01)和H.323。

SIP協(xié)議是專門為IP電話，尤其是結(jié)合Internet設(shè)計(jì)的協(xié)議，同傳統(tǒng)的H.323協(xié)議相比，SIP擁有明顯的優(yōu)越性：優(yōu)異的可擴(kuò)展性，大大提高了系統(tǒng)的處理能力：與Internet緊密結(jié)合，使通訊更加輕松便捷的：卓越的開放性，不僅能夠?qū)κ謾C(jī)、PDA等移動(dòng)設(shè)備提供良好的支持，對(duì)于在線即時(shí)交流、語(yǔ)音和視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷嗝襟w應(yīng)用也能夠很好地完成。

SIP協(xié)議支持5方面的能力：用戶定位、用戶可用性、用戶能力、會(huì)話建立、會(huì)話管理。SIP協(xié)議本身不提供業(yè)務(wù)，但是它提供業(yè)務(wù)支持的基礎(chǔ)。SIP協(xié)議本身也不提供會(huì)議控制，但是SIP協(xié)議可以與任何一個(gè)會(huì)議控制的協(xié)議綁定。

Linohone

Linphone是基于WEB的IP電話工具，運(yùn)行于Linux和Windows Xp下。通過(guò)Linphone可以在互聯(lián)網(wǎng)上和其他人自由地進(jìn)行聲音、視頻通信，也可以進(jìn)行及時(shí)文本信息傳送。Linphone是遵從SIP協(xié)議開發(fā)的，它需要和支持SIP協(xié)議的電話或者代理服務(wù)器進(jìn)行相互操作。如果把基于Linphone開發(fā)的VolP設(shè)備通過(guò)PSTN帳號(hào)注冊(cè)到電信服務(wù)器上，就可以通過(guò)它和普通電話進(jìn)行通話了。但是這些通話不是免費(fèi)的，因?yàn)镻STN是收費(fèi)服務(wù)。Linphone是開源免費(fèi)軟件，可以自由下載和重新發(fā)布。

MinGUI

MiniGUI是面向?qū)崟r(shí)嵌入式系統(tǒng)的輕量級(jí)圖形用戶界面支持系統(tǒng)。目前，MiniGUI已成為跨操作系統(tǒng)的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，可在Linux／uClinux、eCos、uC／OS—II、VxWorks等操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

MiniGUI為實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)提供了完善的圖形及圖形用戶界面支持?？梢浦残栽O(shè)計(jì)使得它不論在哪個(gè)硬件平臺(tái)、哪種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，均能為上層應(yīng)用程序提供一致的應(yīng)用程序編程接口(API)。MiniGUI的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：輕型、占用資源少，高性能、高可靠性，可配置，可伸縮性強(qiáng)，跨操作系統(tǒng)支持等。

視傳機(jī)的實(shí)現(xiàn)

視傳機(jī)的最主要功能包括：通過(guò)IP或者向服務(wù)器注冊(cè)的ID號(hào)呼叫另一臺(tái)接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，進(jìn)行視頻流實(shí)時(shí)雙向收發(fā)(1幀25幀／s)，最高分辨率可達(dá)640×480(廣播級(jí)圖像質(zhì)量／DI)，可設(shè)置音頻流格式，G.711／GSM／sPEEX，此功能適用于高網(wǎng)絡(luò)帶寬的應(yīng)用環(huán)境。另外視傳機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)電影播放，音視頻單向傳輸(遠(yuǎn)程監(jiān)控)，音視頻錄制播放，圖片單雙向收發(fā)，音視頻郵件收發(fā)等功能。

視傳機(jī)實(shí)現(xiàn)這些功能基本原理就是用MiniGUI制作圖形界面進(jìn)行人機(jī)交互，用戶通過(guò)鍵盤或者遙控器進(jìn)行指令輸入，MiniGUI接收用戶指令，并傳給操作系統(tǒng)(這里我們使用Linux 2.6.19)，操作系統(tǒng)根據(jù)指令的不同進(jìn)行不同的操作，例如若用戶想進(jìn)行視頻呼叫，操作系統(tǒng)就將指令發(fā)給Linphone，Linphone就在sIP協(xié)議的基礎(chǔ)上發(fā)起視頻呼叫，根據(jù)對(duì)方不同的狀態(tài)給出不同的響應(yīng)，對(duì)方不在線、對(duì)方忙、對(duì)方正常應(yīng)答等。在正常應(yīng)答的情況下雙方協(xié)商音頻視頻通信編解碼方式，建立呼叫，進(jìn)行音視頻通信，然后任意一方掛機(jī)，退出，完成一次通信，期間還可以進(jìn)行音視頻錄制等操作。再如若用戶想進(jìn)行電影播放，則操作系統(tǒng)會(huì)調(diào)出播放程序，播放用戶指定的電影文件。

視頻流的流程如下：由攝像頭(支持自帶插針式和Tv輸出兩種)采集圖像數(shù)據(jù)，交給操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)根據(jù)用戶需要，將視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行本地顯示、編碼錄制或者發(fā)送到對(duì)端，對(duì)端收到視頻數(shù)據(jù)送入VPU單元進(jìn)行解碼，然后顯示或者錄制等。通話過(guò)程中音頻流的流程為：通過(guò)mic采集音頻數(shù)據(jù)，交給操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)送給Linphone，Linphone進(jìn)行一定格式的編碼，然后發(fā)送到對(duì)端，對(duì)端再進(jìn)行相應(yīng)的解碼，再將數(shù)據(jù)輸出到音箱或者耳機(jī)。

視傳機(jī)主要軟件Linphone的移植

Linphone有很多個(gè)版本，可以通過(guò)www.linphone.org免費(fèi)下載。我們這里使用帶視頻功能的linphone1.6.0版本，要將這個(gè)Linphone使用在開發(fā)板上，需要做3個(gè)方面的工作：添加H264硬件視頻編解碼器(使用i.MX27的VPU單元進(jìn)行視頻編解碼)，修改程序使之與操作系統(tǒng)和其他應(yīng)用程序進(jìn)行通信，最后交叉編譯Linphone至開發(fā)板。

Unphone功能結(jié)構(gòu)

Linphone1.6.0版本的功能結(jié)構(gòu)如圖1。

console包括了整個(gè)終端界面部分，將界面操作和命令行輸入交由下層處理。

coreapi包含Linphone大部分核心接口函數(shù)，如讀配置文件進(jìn)行程序初始化、呼叫的建立和結(jié)束、對(duì)sDP消息的處理等。

osip2是一個(gè)短小簡(jiǎn)潔的sip協(xié)議棧，專注于sip底層解析。

exosip是osip2的一個(gè)擴(kuò)展協(xié)議集，它部分封裝了osip2協(xié)議棧，使得它更容易被使用。