嵌入式数字硬盘录像机网络通信软件的设计分析

INFORMATION & COMMUNICATIONS

2017(Sum. No 179)

(总第 179 期）

嵌入式数字硬盘录像机网络通信软件的设计分析

徐福涛

(国家新闻出版广电总局五台，北京102434)

摘要:伴随市场经济的稳步发展，安防产品如雨后春勞般的快速出现于市场中，特别因信息网络技术推动，使安防技术取 得较多突破的成就。以嵌入式数字硬盘录像机网络通信系统为例，被广泛用于安防领域。该次研究将对喪入式数字硬 盘录像机网络通信软件做简单介绍，在此基础上明确系统软件总体设计方案，提出实时流媒体软件设计、回放流媒体软 件设计以及其他管理软件设计的具体思路。关键词:嵌入式系统;数字硬盘录像机；网络通信软件中图分类号：TP311.52

文献标识码:A

文章编号：1673-1131(2017)11-0200-02

作为数字化技术发展的产物，数字硬盘录像机亦被称之 为DVR,最初应用于金融领域，随后被弓|入到通讯、交通、 等相关领域中。以安防行业为例,尽管近年来逐渐引入DVR， 但其作用并未真正发挥出来，原因在于系统软件不合理，此时 便可考虑在嵌入式数字硬盘录像机网络通信软件方面设计。 因此，本文对嵌入式数字硬盘录像机网络通信软件的设计研 究，具有十分重要的意义。

且其中的网络通信参数可被有效管理，结合系统运行需要在 网络连接资源上分配，确保音视频数据流的传输过程实现。从 该软件系统参数看，主要以图像分辨率、实时播放通道、实时 播放协议以及用户优先级等为主。若客户端运行中，这些参 数合理，便能实现实时流媒体播放。实时流媒体网络通信软 件设计中，需在设计方案上明确，该方案内涉及三方通信合作, 包括网络客户端、系统管理网络服务器进程以及实时网络通 信进程。需注意，由于不同客户群在软件需求上有一定差异， 所以在实时流媒体播放网络方式上，应选择适当的方式，如

UDP方式、TCP方式或组播形式等M。2.2软件通信协议流程选择与参数

实时流媒体网络通信软件设计，要求有具体的协议流程, 具体表现为:①TCP网络模式，既往实践研究资料中发现，该 网络模式下可满足同时监控三个网络客户，整个流程体现在 服务器接收网络客户端实时流媒体播放命令后，将调用相关 的启动连接参数，此时客户端与网络通信进程间有socket连 接形成，这样便会满足控制连接、音视频连接要求;②UDP网 络模式,其通信流程与TCP模式基本相同，但在音视频连接方 面未以TCP连接，借助UDP协议连接实现;③组播网络模式， 组播地址信息由服务器向网络客户端传送，仅需保证组播地 址合理,便能获取相应的音视频数据。从该模式应用优势看, 表现为客户端数目无，将本地嵌入式系统、客户端置于同 一局域网，可满足实时监控要求。另外，在实时流媒体网络通 信进程中,要求在网络参数上合理选择，如常见的Rimtime、Re- motecall、Funcpersist等，其中远程过程调用一般取Remotecall 参数，系统调用选择Funcpersist参数，模块实时参数取Runtime 类型参数。

2.3网络通信进程处理具体流程

实时流媒体网络通信软件设计中,在通信进程处理方面 有具体的流程，这种流程表现在进程主结构与关键处理逻辑 两个层面。对于进程主结构，其处理流程为：开始一初始化 库(参数中心库与DSP驱动库)一参数中心准备(注册广播、 注册命令)一通道循环、初始化组播（pollfd准备)一进入主 循环一通道组播处理一pollfd添加一全局poll所有通道一 各通道分支处理—结束。另外，在关键逻辑处理中，涉及的 内容包括对启动连接参数逻辑、客户端控制连接逻辑、客户 端音视频连接逻辑、终止连接参数等方面的处理，确保各连 接参数逻辑有效处理，可提高实时流媒体网络通信进程处理

1嵌入式数字硬盘录像机通信系统软件中总体设计 1.1系统特征与功能

本次研究中所选取的设计对象为嵌入式数字硬盘录像机, 其功能在于可在特定场合内完成图像、语音的收集，且可用于 远程控制与监视。从系统特征看，主要表现为一体化设计特 征，如多路云台控制、网络传送、视音频采集与压缩处理以及 报警检测均集成于单板上，集成性、可靠性均较高。且在网络

接口上有多种，均选择TCP/IP为协议，利用计算机网络便能 实现远程控制目的。同时，本次研究中所选取的系统，对四路 视/音频输入均支持，如视频信号输出后，采用MPEG-4编码、 四路图像分割，并存储于硬盘中。另外,如四路报警输入或输 出、多种云台解析协议都能在该系统下实现。具体分析系统 功能,集中表现在录像放像、实时监控、云台控制、数据备份、 报警联动与系统管理等，除GUI显示，各功能在网络远程控制 下都可实现。

1.2系统总体软件结构

本系统设计中，所选取设计平台为嵌入式Linux操作系 统，这种系统软件结构主要以设备驱动程序、系统辅助操作库 以及多进程结构等。具体到应用软件结构层面，包括网络通 信软件与本地管理软件两类，其中网络通信软件涉及实时流 媒体、网络回放流媒体、系统管理网络、UPnP软件等。而本地 管理软件，主要以本地存储、本地回放、系统管理以及报警处 理等软件。各软件保持运行，且通信协作下保证系统功 能⑴。

2嵌入式数字硬盘录像机通信系统实时流媒体软件 设计

2.1软件设计目的与方案

数字硬盘录像机系统设计中,主要为实时监控功能，表现 为实时流媒体播放功能，借助客户端软件实现监控目的。对 于实时流媒体通信软件，设计目的体现在对客户端命令响应，200

信息通信

效果气

3嵌入式数字硬盘录像机通信系统网络回放流媒体 软件设计

3.1软件设计目的与方案

由于数字硬盘录像机系统运行下，强调将录像回放作为 主要网络功能之一，客户端应用下可检索回放录像。从网络 回放流媒体通信软件设计看，其目的在于对客户端网络回放 请求进行回应,且做通信参数的管理，结合系统需求进行网络 连资源的分配，并确保已存储于磁盘内的录像文件可被随时 调取，同时根据客户回放需要控制流媒体回放速度。具体在 设计方案上，与实时流媒体网络通信软件相同，同样借助三方 通信合作，包括网络客户端、系统管理网络服务器进程以及网 络回放通信进程等，三方合作下，流程为:①录像事件通过客 户端进行查询;②对回放录像记录确定后，需将请求网络回放 服务向服务器发送;③服务器将回放命令传送至客户端，网络 连接信息将被网络回放通信进程获取，此时便能进行音视频 连接、控制连接的构建。3.2通信协议流程选择

相似于实时流媒体网络通信协议，整个流程设计可参 考实时流媒体网络通信协议流程。但需注意，由于网络回 放流媒体通信，强调在回放通信、客户端进行控制连接的 构建,该控制连接中，无需考虑前期控制验证内容,但其他 如暂停、停止、播放、慢进与快进等，均应在控制连接中交 互[4]。

3.3网络回放速度控制策略与相关参数

网络回放中，速度控制策略是影响录像回放的关键性因 素，而该策略主要可在网络回放通信活动中落实，客户端软 件并不参与速度控制，仅做实时解码播放。具体剖析速度控 制策略的应用时，可引入两个概念，包括处理时间间隔、时 间戳间隔，前者可被理解为通信进程下磁盘操作两次时间 差，后者为对于两条数据帧连续读取中的时间戳差。在此基 础上对速度控制策略细化，包括:①正常速度播放，处理时 间间隔小于时间戳间隔时，可能出现进程阻塞情况，反之则 立即发送;②快进，利用跳帧机制对视频I帧处理;③慢进， 整个通信进程较慢。网络回放通信进程实现中，相关的参数

主要以模块参数为主，包括Runtime、Remotecall、Funcper- sist等，分别对应终止连接、启动连接与网络模式单播端口。 设计中对于音视频连接,可结合实际需要选择TCP或UDP 协议。

3.4网络回放通信进程处理流程

网络回放通信进程处理中，包括进程主结构与网络回放 逻辑方面。如进程主结构，通道内有三个连接组资源分配，各 连接组涉及音视频连接与控制连接。在网络回放启动连接参 数上，主要借助控制连接验证码、连接组分配权限与用户优先 级，实现远程过程调用处理。同时，结合用户参数要求在音频 连接方面选择UPD、TCP两种协议，客户端对音视频连接请求 的处理均需借助各协议下的通道实现。另外，在处理网络回 放逻辑上，各客户均有相应的线程，这一线程将通过控制读写 主进程，回放功能因此实现ra。

4嵌入式数字硬盘录像机通信系统管理软件与UPnP

徐福涛:嵌入式数字硬盘录像机网络通信软件的设计分析

软件设计

4.1系统管理网络通信软件设计

从嵌入式数字硬盘录像机通信系统软件整体构成看，主 要分网络与本地两方面。对于其中本地管理软件的设计，主 要考虑在本地操作中,可借助输入输出设备如红外遥控器、键 盘、嵌入式GUI界面等为用户提供相应的功能或服务。而在 网络远程操作中，则借助远程系统客户端软件、本地网络服务 器模块，在网络通信下实现控制操作。对于系统管理网络通 信软件设计，其要求表现为图像实时监控、用户设置参数生效、 参数信息查询、云台远程控制以及录像网络回放等。而在软 件设计方案中，强调利用网络CS架构使远程客户端、系统管 理网络服务通信实现。该架构下，通信协议选择TCP或UDP 等，主要结合用户需求而定。另外，在系统管理网络服务器进 程处理流程上,同样需考虑到进程主结构与命令处理逻辑，对 于进程主结构，要求利用参数中心处理客户端请求，对于命令 交互请求的处理，需有特定的命令参数，由服务器发送，或进 行命令的具体设置。而命令逻辑处理层面，需在客户端网络 包解析下，细化为具体的分支,包括参数设置、参数查询、事件 查询以及命令交互等。4.2 UPnP软件设计

关于UPnP,主要指通用即插即用，是对传统计算机系统、 单机设备的一种扩展,特征表现为操作系统无关性、网络介质 无关性等。应用于嵌入式数字硬盘录像机网络通信系统中， 强调借助开放式、分布式的网络结构，使设备间顺利实现数据 的传输。实际开发中，本次研究考虑以Intel UPnP SDK为基 础进行UPnP模块设计，设计目的在于便于系统网络管理，设 计流程包括设备初始化、异步请求处理、事件发送以及设备释 放等，这样可保证整个数字硬盘录像机通信软件运行中UPnP 发挥其重要作用[6]。

5结论

嵌入式数字硬盘录像机网络通信软件的设计是当前相关 行业领域应用需考虑的主要问题。实际设计中，应正确认识 系统总体软件结构,从实时流媒体、网络回放流媒体等角度进

行设计，同时需注意系统管理网络通信软件、UPnP软件设计 的合理性，这样在系统内各软件发挥其各自优势下，可确保系 统软件整体的可靠运行。

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