基于ARM Linux的無線音視頻對講系統

　　隨著數字化和網絡化時代的到來，尤其是寬帶無線網絡的發(fā)展，為音視頻這樣大數據量傳輸業(yè)務在無線網絡上的應用提供了契機。同時由于音視頻獨特的感官特性，使其相關的應用需求也變得越來越迫切。無線多媒體是多媒體和移動通信這兩個領域的技術相互融合的產物，成為當今通信領域的一個熱點。鑒于Linux內核的開源性，采用其作為操作系統，從而使整個系統具有更好的實時性和穩(wěn)定性。整個系統以ARM11為核心處理器、采用新一代視頻編解碼標準H.264進行編譯碼，并通過無線網絡傳輸音視頻。它充分利用S3C6410微處理器內部集成的多媒體編解碼器(Multi-Formatvideo Codec,MFC)，有效提高了系統的性價比。整個系統為無線多媒體音視頻的傳輸提供了一個好的解決方案，可廣泛應用在遠程監(jiān)控、視頻電話等各種領域，具有較好的實用價值和推廣應用前景。

　　1. 系統總體方案設計

　　通信雙方系統中音頻和視頻采集模塊負責采集模擬信號，并將采集到的音視頻數據送到音視頻管理模塊，經過壓縮處理，再加上數據包頭一起由WiFi發(fā)送到對方;對方接收到數據后，經過相關處理，判斷音視頻幀類型，再送往解壓縮處理模塊，恢復出音視頻數據。通信雙方設備均包含嵌入式音視頻管理模塊和無線收發(fā)模塊。無線WiFi 收發(fā)模塊運行在2.4 GHz 頻段，符合IEEE 802.11b無線局域網協議標準。

　　2. 系統硬件設計

　　系統硬件設計以ARM11 為核心微處理器，主頻為532 MHz,能夠滿足實時處理的要求，其內部集成有256 MB SDRAM、2 GB FLASH、音頻錄、放音接口、Camera視頻接口、無線WiFi接口、LCD接口、SD卡接口等，同時以開源的Linux 2.6.28 為內核，yaffs2 為根文件系統，Qtopia 4.4.3 作為用戶界面，為開發(fā)調試和系統設計提供了良好的平臺。

　　2.1 音視頻采集模塊

　　音頻采用處理器內部集成的IIS(Inter-IC SoundBus)音頻接口和WM9714音頻芯片。IIS是飛利浦公司為數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而定制的一種總線標準。在飛利浦公司的IIS標準中，既規(guī)定了硬件接口系統，也規(guī)范了音頻數據的格式?；诖擞布敖涌谝?guī)范，實現了集成音頻輸出、Linein輸入和Mic輸入功能。

　　視頻采集使用的是OV9650CMOS攝像頭模塊，分辨率高達130萬像素，可直接與OK6410開發(fā)板的Camera接口相接。適用于高端消費類電子產品、工業(yè)控制、車載導航、多媒體終端、行業(yè)PDA、嵌入式教育培訓、個人學習等。其結構較簡單，提供硬件驅動程序，便于使用和調試。

　　2.2 無線傳輸模塊

　　本系統的無線傳輸模塊采用工作在2.4 GHz 公共頻段的WiFi模塊來實現，它遵循IEEE 802.11b/g網絡標準，可用于在后期開發(fā)中將終端接入Internet,其最高數據率為54 Mb/s,支持WinCE、Linux 系統。室內通信距離可達100 m,室外開闊地可達300 m。只需要對ARM-Linux操作系統進行簡單的配置就可以由以太網連接模式轉化為雙機通信AD-HOC模式，在系統啟動之后，設計了基于Qt的窗口設計，方便切換連接模式。

　　選用WiFi具有很好的可擴展性，可以通過無線路由器的WiFi連接到廣域網，具有很好的應用前景。同時大多數手機等終端設備具有WiFi功能，后期還可以將軟件升級至Andriod系統，方便開發(fā)和移植。它減少了音視頻實時傳輸的開發(fā)成本和周期，也給現代移動通信提供了一種新的音視頻通信方式。

　　WiFi的驅動配置好后，應用層和以太網接口模式編程完全相同。由于此設計音視頻數據量較大，不宜采用UDP,因為當數據量過大或傳輸信號不好時，UDP會嚴重丟包，所以最終選擇面向連接的TCP傳輸協議，保證了系統音視頻有效傳輸。由于TCP是應答時式傳輸數據，在局域網內，無需考慮TCP丟包問題，為實現系統功能提供了可靠的保障。

　　3. 軟件設計

　　軟件分為用戶界面設計和數據處理、傳輸等模塊的設計。

　　3.1 基于多線程的軟件總體設計

　　系統軟件架構如圖1 所示，它是音視頻單向采集、壓縮、傳輸、接收、解壓縮、處理回放音視頻流控制過程，各個模塊采用線程處理，由信號量處理線程間優(yōu)先級構成循環(huán)的線程，有效地處理了音視頻數據流。系統各功能模塊化，便于修改和移植，代碼簡短精悍。

　　圖1 軟件架構