田豐偉 朱向軍 楊麗 吳艷芳 孫呂祎

摘? 要：在基于物聯(lián)網(wǎng)的多視角實(shí)操培訓(xùn)系統(tǒng)中，無(wú)線(xiàn)視頻接收機(jī)的性能關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的視頻信息的傳輸?shù)姆€(wěn)定性和畫(huà)面的清晰度，傳統(tǒng)的Wi-Fi接收機(jī)由于都是單路的設(shè)計(jì)，6路高清的視頻語(yǔ)音視頻信號(hào)傳輸較為卡頓，利用6路獨(dú)立的Wi-Fi通道，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一傳輸，再將視頻語(yǔ)音信號(hào)合起來(lái)送至上位機(jī)，較好地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的大容量傳輸?shù)男枨蟆?/p>

關(guān)鍵詞：多視角;培訓(xùn)系統(tǒng);無(wú)線(xiàn)傳輸;物聯(lián)網(wǎng);接收機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN919.8? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）07-0146-03

Abstract：In the multi-view practical training system based on the internet of things，the performance of the wireless video receiver is related to the stability of the transmission of the video information of the whole system and the clarity of the picture. The traditional Wi-Fi receivers are all designed in a single way. The 6-channel HD video voice and video signal transmission is more Karton，using 6 independent Wi-Fi channels to realize one-to-one transmission and then combining the video voice signals to the upper computer，which better realizes the demand for large-capacity transmission of the system.

Keywords：multi-view;training system;wireless transmission;internet of things;receiver

0? 引? 言

伴隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，從2G到5G的跨越過(guò)程中，無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸帶寬可以允許我們進(jìn)行大帶寬的視頻實(shí)時(shí)在線(xiàn)教學(xué)，Wi-Fi技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)傳輸運(yùn)行中也得到了廣泛的運(yùn)用，尤其在視頻傳輸領(lǐng)域運(yùn)用的較為廣泛。

在培訓(xùn)中心的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)員無(wú)法實(shí)時(shí)查看老師的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，為此我們團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的多視角實(shí)訓(xùn)培訓(xùn)系統(tǒng)。多視角實(shí)操培訓(xùn)系統(tǒng)方案中，需要實(shí)時(shí)對(duì)多路Wi-Fi云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行接收其視頻和語(yǔ)音信號(hào)，由于6路高清攝像頭數(shù)據(jù)量較大，傳統(tǒng)的接收機(jī)帶寬不夠，本方案中設(shè)計(jì)了六路接收通道，達(dá)到了實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)量接收的設(shè)計(jì)[1]。

1? 總體方案

無(wú)線(xiàn)視頻接收器由MT7688 SoC、128M DDR2存儲(chǔ)器、Flash存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)接口組成。系統(tǒng)中集成6通道的MT7688模組，實(shí)現(xiàn)6個(gè)Wi-Fi AP端，可以同時(shí)與6個(gè)視頻節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的連接，在獨(dú)立的Wi-Fi信道中單獨(dú)傳輸信號(hào)，做到相互不干擾，達(dá)到最佳的視頻傳輸效果。每個(gè)Wi-Fi AP端與視頻節(jié)點(diǎn)通過(guò)TCP連接，保證了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，在100M可視范圍內(nèi)能滿(mǎn)足無(wú)卡頓傳輸[2]。

如圖1所示，本系統(tǒng)由6路MT7688 SoC及其附屬模塊組成，每一個(gè)SoC都單獨(dú)配套R(shí)F電路和天線(xiàn)模塊，組成獨(dú)立工作的6個(gè)Wi-Fi AP，6個(gè)MT7688帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口，共同接入交換機(jī)組成一個(gè)路由群，作為視頻服務(wù)器的客戶(hù)端與服務(wù)器交互傳送視頻數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)高效可靠，不存在高并發(fā)下的數(shù)據(jù)擁擠問(wèn)題[3]。

2? 無(wú)線(xiàn)視頻接收機(jī)分系統(tǒng)組成介紹

在本章節(jié)中將會(huì)對(duì)無(wú)線(xiàn)視頻接收機(jī)各個(gè)不同部分做詳細(xì)的介紹。

2.1? MT7688 SoC與Wi-Fi接口

MT7688是一種集成了1T1R 802.11n 2.4GHz Wi-Fi、580MHz MIPS? 24KEcTM CPU、1-port fast Ethernet PHY、USB2.0 host、PCIe、SD-XC的SoC，它的1T1R 2.4 GHz，具備150Mbps PHY數(shù)據(jù)速率，Ethernet PHY、可以使其成為一個(gè)以太網(wǎng)路由點(diǎn)與后端服務(wù)器相連接，原理圖見(jiàn)圖2[4]。

為了規(guī)避6路Wi-Fi直接的相互干擾，本系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了一套信道分配方法，基本原理是使用Wi-Fi掃描當(dāng)前范圍內(nèi)所有的Wi-Fi節(jié)點(diǎn)的RSSI和信道號(hào)，并分析選取其中信號(hào)最弱的6個(gè)信道，將這6個(gè)最弱信號(hào)分配給本機(jī)6個(gè)Wi-Fi模塊，這樣就可以保證6路Wi-Fi高效地工作，并且定時(shí)再次運(yùn)行上述策略，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定性[5]。以下是2.4G Wi-Fi信道的示意圖，見(jiàn)圖3。

2.2? 128M DDR2存儲(chǔ)器

本系統(tǒng)為了支持在MIPS處理器上運(yùn)行Wi-Fi AP，則需要運(yùn)行Wi-Fi所需的無(wú)線(xiàn)協(xié)議棧，因此系統(tǒng)支持運(yùn)行OpenWrt操作系統(tǒng)[6]，OpenWRT是一個(gè)高度模塊化、高度自動(dòng)化的嵌入式Linux系統(tǒng)，擁有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)組件和擴(kuò)展性。為了運(yùn)行OpenWrt系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)加入了128M Byte的DDR2高速存儲(chǔ)器模塊。DDR2存儲(chǔ)器采用W971GG6KB傳輸速率達(dá)到了800Mb/sec/pin，保證了OpenWrt系統(tǒng)的高效運(yùn)行。系統(tǒng)采用1.8V供電，PCB采用6層PCB高速拓?fù)渥呔€(xiàn)，具有良好的工作穩(wěn)定性[7]。

DDR2電路由數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)以及各種控制總線(xiàn)構(gòu)成，PCB采用WBGA 84 Ball（8×12.5mm2）封裝。

2.3? Flash存儲(chǔ)器

基于MT7688的OpenWrt所運(yùn)行的鏡像文件存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器中，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU會(huì)將Kernel從flash加載到內(nèi)存中運(yùn)行，本設(shè)計(jì)采用32Mbyte的Flash存儲(chǔ)器W25Q256FV保存鏡像文件和其他文件系統(tǒng)[8]，此Flash最小的組織單位是頁(yè)每個(gè)頁(yè)256個(gè)字節(jié)，可進(jìn)行頁(yè)編程（一次寫(xiě)256個(gè)字節(jié)）;16個(gè)頁(yè)組成4KB的扇區(qū)，可進(jìn)行扇區(qū)擦除，128個(gè)扇區(qū)組成32KB塊，64KB的組，可以整片擦除。256有8192個(gè)扇區(qū)和512個(gè)塊。支持標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口，2/4線(xiàn)SPI，SPI頻率最大104MHz。

2.4? 以太網(wǎng)接口及電源接口

MT7688需要將AP節(jié)點(diǎn)的局域網(wǎng)絡(luò)與后端系統(tǒng)的路由群相連接，因此必須具備以太網(wǎng)絡(luò)接口，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了10/100M Ethernet接口。如圖4所示。

MT7688的電源拓?fù)涫怯赏獠枯斎?.3V電源再由內(nèi)部DC-DC和LDO產(chǎn)生1.2V電源和1.8V電源，其中1.2V電源向CPU core提供供電流，1.8V向DDR2電路提供電流，另外本系統(tǒng)中集成6路MT7688模組，因此需要6路電源提供電流由XC6220B33將系統(tǒng)5V供電轉(zhuǎn)為3.3V，此電路在系統(tǒng)中有6路獨(dú)立模塊：5V電路由220V轉(zhuǎn)5V開(kāi)關(guān)電源提供，功率規(guī)格為5V10A。1.2V和1.8V電路均集成在MT7688內(nèi)部。

3? 結(jié)? 論

本文對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的多視角實(shí)操培訓(xùn)系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)視頻接收機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述，從接收機(jī)的系統(tǒng)框圖組成，并將其中的最為關(guān)鍵的MT7688 SoC與Wi-Fi接口，128M DDR2存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器，以太網(wǎng)接口及電源接口等核心部分的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的討論，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，該無(wú)線(xiàn)視頻接收機(jī)性能穩(wěn)定出色，較好地達(dá)到了設(shè)計(jì)的指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：田豐偉（1989-），男，漢族，江蘇蘇州人，講師，本科，研究方向：繼電保護(hù)。