0 引言

由于视频原始数据中存在着各种冗余信息，如时间冗余、空间冗余等，故对视频原始数据进行压缩编码十分重要[1]。当前，市场上的嵌入式采集方案大多采用ASIC、FPGA等专用方案，虽然这种方案有高可靠性，高效率的优点，但其灵活性较差，整体设计周期较长，系统开发成本高[2-3]；目前，市场上也有采用双核DSP处理器或者是ARM和DSP双处理器的方案，这两种方案都使用了DSP，系统编解码速度快，但系统功耗较大，成本也比较高[4-5]。

采用包含多媒体硬件编解码器的高性能单片嵌入式处理器来进行硬件编解码和智能控制，则既降低了系统的功耗和成本，同时也使得系统具有更易维护和升级的优点，若根据系统的硬件体系结构对软件作进一步地优化，便可实现高效运算[6]。通过对嵌入式技术的深入学习和研究，本文提出了一种基于S3C6410单核嵌入式处理器的视频传输系统解决方案。

1 视频传输系统总体设计

本视频传输系统主要由流媒体服务器、网络传输模块和PC机三部分组成。流媒体服务器采用以S3C6410为处理器的Tiny6410开发板。首先Tiny6410开发板上需要移植Linux操作系统，然后在操作系统上部署live555流媒体服务器，采用最新一代编解码方式H.264对采集的视频数据进行硬编码，使用RTP对数据包进行封装，然后发送给live555流媒体服务器等待传输；使用RTP/RTCP协议将视频流传输给PC，PC端对视频流解码后可进行视频的回放。系统总体结构如图1所示。

  

图1 系统总体结构图

2 视频传输系统硬件开发平台

系统使用的Tiny6410开发板采用Samsung公司生产的S3C6410处理器，S3C6410是基于ARM1176JZF-S核的高性能处理器，主频667 Mhz，其内部总线结构由APB、AHB和AXI组成，外围模块通过这些总线与处理器相连[7]。S3C6410中包含内存管理器MMU、LCD控制器、摄像头控制器、4路UART和1路IIC等丰富资源，内部集成的多媒体编解码器MFC支持H.264等多种音视频格式的编解码，在视频监控、可视电话等开发应用中使用十分广泛，具有体积小、功耗低、处理能力强、速度快等优点。系统硬件框图如图2所示。

  

图2 系统硬件框图

3 视频传输系统软件设计

系统软件设计主要由视频采集、视频编码、视频网络传输以及流媒体服务器四个模块组成，四个模块的设计如下。

3.1 视频采集模块的设计

设备驱动程序是Linux内核中的重要组成部分，它主要负责协调操作系统和硬件设备的关系，并提供由操作系统到硬件设备的接口。设备驱动程序为处于用户态的程序屏蔽了硬件的细节，从用户态程序的角度来看，通过类似于系统调用的方式即可实现对设备进行访问和操作。V4L2(Video For Linux two)是内核下编写视频设备驱动程序的规范。通过将视频应用函数封装，V4L2简化了视频采集程序的开发，提高了系统开发与维护的效率[8]。

  

图3 视频采集流程图

V4L2视频采集的流程如上图3所示。视频采集中的关键步骤代码如下：

(1)打开设备文件并查看设备功能

intfd=open("/dev/video0,O_RDWR);

{mathop{
m ret}
olimits} = ioctl(fd, VIDIOC—QUERYSTD,& std);

(2)设置视频帧格式及制式

{mathop{
m if}
olimits}(ioctl(fd, VIDIOC—S—FMT,& fmt) < 0){

{mathop{
m return}
olimits} 0;

3.3.2 JRTPLIB库的移植与使用

}

(3)向驱动申请帧缓冲

{mathop{
m struct}
olimits} v4l2—requestbuffers req;

{mathop{
m memset}
olimits} (& req, 0, sizeof (req));

微课以其短小精悍、主题突出优点被越来越多的应用到教学改革中，无疑将会在教学过程中大放异彩，然而如何更好地与传统教学相结合，更有效的提高教学效果，仍需在实践教学中进一步探索研究。

(4)帧缓冲映射并采集数据

2012年，诸暨市把村级便民服务中心提档升级列入市政府十大惠民实事工程之一，先进行试点，试点成功后又在全市全面推开。

{mathop{
m type}
olimits} = V4L2\_BUF\_TYPE\_VIDEO\_CAPTURE;

{mathop{
m f}
olimits} (ioctl(fd, VIDIOC\_STREAMON, & type) < 0){

{mathop{
m return}
olimits} - 1;

分析：There was significant difference between the audio and video groups when image and sound were strongly mapped semantically

}

(5)采集结束，关闭摄像头

{mathop{
m ret}
olimits} = ioctl(fd, VIDIOC\_STREAMOFF,& std);

{mathop{
m close}
olimits} (fd);

3.2 视频编码模块的设计

(3)设置设备参数

3.2.1 视频编码模型

MFC主要对存放在缓存中的摄像头数据进行编码。MFC硬件部分分为BIT processor模块和视频编解码核心模块，BIT processor模块主要负责接硬件加速、编解码速率控制以及接收处理器信号；视频编解码核心模块主要负责运动估算、帧间预测以及帧内预测，并通过BIT processor将数据存放到MFC的输出缓存中。通过模块的共享，MFC既能支持多种格式的编解码，又大大降低了硬件的冗余。

MFC library、MFC driver和用户程序共同组成了视频编码的软件部分。其中，MFC driver通过在内核中注册一个misc设备，在文件系统中生成/dev目录下的s3c-mfc设备文件，进而可以对该设备文件进行iotcl操作。MFC driver在初始化时先后完成：进行设备注册、打开系统时钟、进行寄存器物理地址映射、注册中断interrupt、获取显存framebuffer、设置位处理器缓存、对MFC硬件进行初始化。MFC硬编解码模型框图4所示。

  

图4 MFC硬编解码模型框图

3.2.2 视频编码程序设计

使用MFC进行视频的编解码可以通过调用MFC library中的函数实现，使得开发人员更多地专注于多媒体应用开发。使用MFC进行视频编码的简要步骤如下：

(1)打开输入设备video

defineCODEC_NODE"/dev/video0"

{mathop{
m dev}
olimits} \_fp = open(CODEC\_NODE, O\_RDWR);

(2)获取设备的capability属性

水库入库前1 km处地势平缓，有较厚淤泥层，可修建人工湿地（前置库），种植耐水湿陆生植物，耐阴常绿水生植物，并在湿地内开挖导流引水沟，净化水质。

{mathop{
m ret}
olimits} = ioctl(cam\_c\_fp , VIDIOC\_QUERYCAP, & cap);

视频编码主要是将摄像头采集的图像经过压缩编码，形成特定的文件格式或视频数据流。通过对视频数据进行H.264编码，既提高了编码效率，同时也增强了网络传输的鲁棒性[9]。

{mathop{
m codec}
olimits} \_fmt.type = V4L2\_BUF\_TYPE\_VIDEO\_CAPTURE;{mathop{
m codec}
olimits} \_fmt.fmt.pix.width = LCD\_WIDTH;

{mathop{
m codec}
olimits} \_fmt.fmt.pix.height = LCD\_HEIGHT;

{mathop{
m codec}
olimits} \_fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2\_PIX\_FMT\_YUV420; {mathop{
m ret}
olimits} = ioctl(cam\_c\_fp , VIDIOC\_S\_FMT, & codec\_fmt);

(4)MFC初始化

{mathop{
m handle}
olimits} = mfc\_encoder\_init(LCD\_WIDTH,LCD\_HEIG{mathop{
m HT}
olimits} , framerate, 1000, 30); /* Codec start */

(5)设置MFC的状态

{mathop{
m start}
olimits} = 1;

{mathop{
m ret}
olimits} = ioctl(cam\_c\_fp, VIDIOC\_STREAMON, & start);

(6)循环读取数据

{mathop{
m while}
olimits} (1){

{mathop{
m read}
olimits} (cam\_c\_fp,g\_yuv,YUV\_FRAME\_BUFFER\_SIZE);{mathop{
m f}
olimits} (frame\_count = = 1) {

{mathop{
m encoded}
olimits} \_buf = (unsignedchar*)mfc\_encoder\_exe(handl{mathop{
m e}
olimits} ,g\_yuv,YUV\_FRAME\_BUFFER\_SIZE,1,& encoded\_size);}else

{mathop{
m encoded}
olimits} \_buf = (unsignedchar*)mfc\_encoder\_exe(h

{mathop{
m andle}
olimits} ,g\_yuv, YUV\_FRAME\_BUFFER\_SIZE, 0,

&encoded_size);

{mathop{
m buffers}
olimits} = calloc( req.count, sizeof(Video Buffer));{mathop{
m buffers}
olimits} [numBufs].start = mmap(NULL,buf.length,PROT—{mathop{
m READ}
olimits} |PROT\_WRITE,MAP\_SHARED,fd,buf.m.offset);{mathop{
m enum}
olimits} v4l2\_buf\_type type;

}

其中，MFC编码初始化函数mfc_encoder_init通过调用SsbSipH264EncodeInit函数对MFC进行初始化；mfc_encoder_exe则调用MFClibrary中的SsbSipH264EncodeGetInBuf函数将要编码的数据放入MFC的输入缓存，再通过SsbSipH264EncodeExe函数对帧数据进行编码，最后通过SsbSipH264EncodeGetOutBuf函数获得编码后帧的地址。

中午，高潮和冯可儿还有其他几位员工一道，到公司附近的一家餐馆吃快餐。大家一边吃饭，一边天南海北地聊着。邻桌上，有食客在说“甬温线特别重大铁路交通事故”，他们这边一听，也议论起这桩事体来，大家既对亡者表示无限的痛惜和追悼，又生发开来，对无处不在的腐败之风大张挞伐。高潮对这个“温州动车事故”并不是不知道，但由于工作紧张，加之认为这事故跟自己风马牛不相及，也就没有怎么去在意。现在一听，他猛然心下一凛，想到这几天没有收到“诗的妾”的短信息，登陆QQ也看不到她在线，难道这个自己原本认为与己无关的事故，因为“诗的妾”的温州之行，或许已与自己发生了千丝万缕的联系？

测试阶段，对其原烟气的初始浓度进行多次检测，HCl和SO2浓度分别为300mg/m3、120mg/m3左右。如图4所示，采用干法+湿法的脱酸工艺，其HCl和SO2的排放浓度均控制在10 mg/m3以内，其中HCl的排放浓度比SO2要低，主要是因为HCl更易被湿法塔内碱性溶液吸收和反应。HCl和SO2的去除率高达99%和96%。干法+湿法的脱酸工艺同样满足酸性气体超低排放的要求，但其污染物的排放浓度比采用半干法+湿法脱酸工艺的略高，这主要是因干法工艺对酸性组分的去除效果比半干法差。

3.3 视频网络传输模块的设计

3.3.1 H.264的RTP封装

自贡市开展全覆盖常态化选派第一书记工作是市委贯彻落实中央、省委战略部署作出的一项重大决策。总体来讲，全覆盖常态化选派的第一书记在加强基层组织建设、推进精准扶贫工作、推动地方经济发展、强化村级治理、为民办事等方面的工作得到了组织和群众的认可。通过分析调研发现选派第一书记工作存在的问题，提出解决问题的思路，旨在进一步完善全覆盖常态化选派第一书记工作制度。抓好第一书记工作具有重大意义，选派第一书记是加快发展之策、促进和谐之需和改善民生之举，希望全覆盖常态化选派第一书记这一举措能为加快建设城乡一体繁荣幸福新自贡作出更大贡献。

NALU(NAL unit)数据流是由网络适配层对H.264的原始数据进行处理后形成的。下面对H.264视频流三种RTP负载格式进行介绍：当一个RTP包能放置一个NALU而不能放置两个NALU的时候，采用单个NAL单元包封装方式；聚合包主要是在RTP负载包能够放置两个或两个以上的NALU的时候，为了提高网络的传输效率，将多个NALU打包到一个RTP包中。当RTP负载包无法装载一个NALU时，则需要对NALU进行分片。H.264数据包分片步骤可见于图5，其分片规则如下：

  

图5 H.264数据包的分片步骤框图

1) 聚合包无法分片，只有单个NALU可进行分片。

./configure-host=arm-linuxCC=arm-linux-gccCX{mathop{
m X}
olimits} = arm - linux - g + +

2) NALU字节是连续的，且整数个NALU字节构成一个NALU。

还应告知家长必须坚持长期治疗，短于1年的rhGH治疗对终身高改善的意义不大。目前的研究表明，rhGH治疗相对安全，只要按要求定期随访，及时发现可能出现的不良反应或副作用，及时适当处理就不会给患儿造成损害。

优秀数学教师首先应体现于对教学内容的深刻理解和对教学活动的深入思考[6]．中央民族大学何伟对中国“三区三州”深度贫困地区的212名小学和101名初中数学骨干教师和教研员分别进行了数学教学知识测试，从学科知识（一般内容知识——CCK、特殊内容知识——SCK）和教学内容知识（内容和学生知识——KCS、内容和教学知识——KCT）两个方面的测试结果发现，“三区三州”数学教师的教学知识上存在较大问题，在某些知识点上，教师的得分率甚至只有30%左右．表明当地数学教师的教学知识还比较贫乏，教学质量亟待提升．

3) 发送时，NALU不同分片的RTP序列号是递增有序排列的；接收时，则必须按照与发送时相同的序列号排列合并。

2.2.1 块存储。块存储分为传统块和弹性块存储。以成本低廉的弹性块存储为主，使用基于通用X86服务器的弹性块存储系统，为虚拟机系统提供共享存储，并为用户虚拟机提供可按需扩展的容量型存储空间块级别存储服务。使用少量FC SAN存储作为集中存储为应用提供块存储服务，主要用于部署关系型数据库及IO性能要求较高的数据存储。

JRTPLIB内部用C++实现了RTCP机制，为视频的网络传输提供了一个可靠的RTP协议库[11]。JRTPLIB 库的移植步骤如下：

1)下载并解压jthread、jrtplib 的源代码

2)配置编译环境，对jthread进行编译

中国作为农业大国的基本国情尚未改变，修复、完善乡村道德体系，对提高整个中华民族素质，加速现代化建设进程，意义不言而喻。

make

makeinstall

总是，高中物理在整个高中阶段是十分重要的，但是其中涉及到的知识比较抽闲且难以理解，需要学生不断通过进行问题的解决来巩固知识并且在知识巩固的过程中提升自身的解题能力.

{mathop{
m ioctl}
olimits} (fd,VIDIOC—REQBUFS,& req)

3)对JRTPLIB进行编译

./configure-host=arm-linuxCC=arm-linux-gcc{mathop{
m CXX}
olimits} = {mathop{
m arm}
olimits} - {mathop{
m linux}
olimits} - {mathop{
m g}
olimits} + + - {mathop{
m with}
olimits} - {mathop{
m jthread}
olimits} - {mathop{
m includes}
olimits} = /usr/local/{mathop{
m include}
olimits} /jthread CPPFLAGS = - I/usr/local/include/jth{mathop{
m read}
olimits} LDFLAGS = - L/usr/local/lib - ljthread

make

makeinstall

4)在库目录中添加编译生成的.a文件和.so文件，完成JRTPLIB的移植。

在使用JRTPLIB库之前，先要对一些参数进行相应的设置。初始化RTP会话中的一个重要工作是设置合适的时间戳，通过调用RTPSession类中的SetTimestampUnit()函数可实现以秒为单元的时戳单元的设置；RTP 会话的实例可通过RTPSession类中的Create()函数来实现初始化；会话的通信端口和通信地址则可通过AddDestination()函数实现。最后，应用程序在传输RTP数据包时可通过调用SendPacket函数实现。

3.4 基于live555的流媒体服务器构建

本文在嵌入式Linux操作系统上部署live555服务器，完成了流媒体服务器的构建。live555是一个针对流媒体服务而提出的C++解决方案，它支持多种多媒体传输协议。该服务器框架中主要包含四个模块：UsageEnvironment模块包含抽象类TaskScheduler，主要是对系统环境进行抽象；BasicUsageEnvironment模块主要完成对输入输出信号响应的实现；而GroupSock模块则主要用于数据包的接收和发送；最重要的是GroupSock模块，其包含了RTCPInstance、RTSPClient、Sink、MediaSession和 Source众多派生类。

1988年，昆明供电局所辖35千伏至220千伏变电站为24座，总容量仅166万千伏安，年供电量仅有37.8亿千瓦时。而到了2018年1月12日，昆明供电局单日全社会用电量突破1.1亿千瓦时。

该流媒体服务器工作在阻塞模式，服务器初始化时，首先需要进行RTSP端口的绑定，然后进行RTSP监听，当有用户连接时，服务器会先通知RTP打包模块对数据进行打包，接着服务器再将RTP打包好的数据包转发。live555服务器运行流程如图6所示。

  

图6 live555服务器运行流程图

4 系统测试

在PC上安装支持多种流协议的VLC播放器，在VLC播放器中打开流文件并选择RTP协议，即可接受解码并播放tiny6410开发板通过局域网传送过来的RTP流。设置流媒体服务器IP为192.168.1.230，端口为8000。在PC端进行如下测试：

先运行tiny6410上的流媒体服务器，SecureCRT显示“The server is running”，在PC端运行VLC播放器，输入URL：RTSP://192.168.1.230：8000/，点击播放。视频传输实时性良好，系统实物测试和VLC端显示如图7所示。

  

图7 系统实物测试和VLC端显示图

由于时间及条件等方面的限制，该视频传输系统存在一定的时延问题。根据系统测试环境，预先在系统接收端设置500 ms的缓冲区域，但系统播放的实际时延高于500 ms，在1～1.5 s之间。VLC视频播放统计信息如图8所示。系统运行2小时，平均传输速率为165 kb/s，平均丢包率为2.2%，满足国家视频监控的标准。由于视频数据是经压缩编码后再进行传输的，这极大地提高了数据传输的效率，同时也降低了网络的压力。

  

图8 VLC统计信息

5 结论

本文分别从硬件和软件两个角度出发，阐述了基于ARM11的H.264硬编解码视频传输系统的设计与实现。本系统采用以ARM11为核心的S3C6410作为处理器，使用外设摄像头获取实时视频数据；在Tiny6410上移植Linux操作系统并构建live555流媒体服务器，监听用户请求；采用处理器内置的多媒体硬编解码器MFC对视频数据进行H.264编码，使编码效率得到了有效的提高；使用RTP对数据包进行封装，然后经由live555流媒体服务器转发至PC机；经测试，视频还原流畅，传输实时性良好，满足实际应用需求。

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