基于嵌入式平台的网络视频播放系统

第１８卷第１期　２　０　１　０年２月　电　脑　与　信　息　技　术　Ｖｏ１．１８　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１０　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　文章编号：１００５—１２２８（２０１０）０１—００３８—０３　基于嵌入式平台的网络视频播放系统　刘连浩，郑伟　４１００８３）　（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙摘一要：获取高清片源，现在只有依靠蓝光及用电脑下载实现。蓝光昂贵的价格和电脑屏幕不尽人意的分辨率。迫切需要　种更好的解决方案。文章提出了一种基于嵌入式平台的网络视频播放系统，并给出了详细的系统设计，硬件设计和软件　设计方法。经过系统测试表明，该系统具备良好的特性：可以很好运行在当前家庭普遍的宽带连接环境。　关键词：播放；下载；嵌入式系统　中图分类号：ＴＰ３１９　文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｖｉｄｅｏ　Ｐｌａｙｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＬＩｕ　Ｌｉａｎ－ｈａｏ．ＺＨＥＮＧ　Ｗｅｉ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｏｐｌｅ　ｎＯＷ　ｃａｎ　ｇｅｔ　ｈｉ～ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｍｏｖｉｅｓ　ｏｎｌｙ　ｂｙ　Ｂｌｕｅ—ｌｉｇｈｔ　ｏｒ　ｄｏｗｎｌｏａｄｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ａ　ｂｅｔｔｅｒ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　Ｂｌｕｅ—ｌｉｇｈｔ＇ｓ　ｈｉｇｈ　ｐｒｉｃｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ＇ｓ　ｂａｄ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ａ　ｎｅｗ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｖｉｄｅｏ　ｐｌａｙｉｎｇ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ，ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｎ　ａｒｅ　ｄｉｇｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅＬ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ａ　ｂｅｔｔｅｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｅｄ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｆａｍｉｌｙ’ｓ　ｂｒｏａｄｂａｎｄ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｙ；ｄｏｗｎｌｏａｄ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　随着Ｐ２Ｐ、流媒体技术为核心的新一代网络传输　工具逐渐普及，大体积高清视频在网络上的传播已如　家常便饭，大量ＢＴ网站涌现出来。由于高清巨大的潜　题，有效的均衡了内容与视觉，可是ＨＴＰＣ昂贵的价格　和复杂的操作，同样使其很难普及。　本文设计了一套基于嵌入式平台的网络视频播放　系统，经测试发现该系统可以很好的突破这些限制。基　在价值和商业空问，各个发达国家都在纷纷追逐高清，　欧洲、亚洲的高清用户数和服务提供商数稳定增长，北　美地区也将出现适度增长。在国内，在用户规模总量偏　于下载的优势，对电视机终端以及高清视频格式的良　好支持，使人们足不出户便可享受互联网带来的丰富　影视资源和高品质的画面效果【”。　小的基础上，我国高清产业同样保持了稳定快速增长　态势，而高清内容产业却发展相对过慢，以动作最快捷　的央视为例，其计划到今年底的高清频道数目（含额外　付费频道）不过８个左右。　１　系统的总体设计　基于嵌入式平台的网络视频播放系统如图１所示。　一于是越来越多的家庭用户发现，更多的时候只能　台播放终端可以有效地运行在当前家庭普遍的　用分辨率高达１０８０ｐ的高清平板电视，看４：３信号源　的模拟电视节目或是只有４８０分辨率的ＤＶＤ塑料片，　却发现用高清电视播放ＤＶＤ比普通电视还模糊，画面　宽带连接条件下，即基于ＤＳＬ的５１２Ｋ／１Ｍ下载速度，　１　２８Ｋ／２５６Ｋ上载速度的非对称的低速宽带连接。终端　在通过与后台服务器的认证后，和服务器建立联系。后　需要进行两倍以上的拉伸，严重影响到播放效果。而丰　富又清晰的网络内容却只能使用狭小的电脑屏幕去观　看。家庭影院电脑（ＨＴＰＣ）的出现，暂时解决了这些问　台服务器则提供各种各样的最新最热的高清视频资　源。在用户选定心仪的视频资源后，终端通过Ｐ２Ｐ下载　将选择的视频下载到本地。基于Ｐ２Ｐ协议的下载，可以　收稿日期：２００９一ｌ１—１１　作者简介：刘连浩（１９５５一），男，湖南常德人，博士，教授，主要研究方向为嵌人式研究、网络安全、计算机网络；郑究生，主要研究方向为嵌入式软件。　伟（１９８５一），男，湖南邵阳人，硕士研　第１８卷第１期　刘连浩等：基于嵌入式平台的网络视频播放系统　让用户与用户之间分享内容与带宽，充分保证了用户　的下载速度。下载完成后，播放器终端与电视机通过　ＨＤＭＩ或者ＹＰｂＰｒ等接口相连，用户就可以通过电视　３终端软件技术　本终端系统的软件是基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统　机终端收看高清大片了【２１。　器终端　多媒体服务器　多媒体服务器　图１　系统总体结构图　２终端硬件设备　为了更好的支持高清播放，我们采用Ｉｎｔｅｌ公司的　Ｉｎｔｅｌ　ＣＥ　２１　１０作为播放终端的处理器。　Ｉｎｔｅｌ　ＣＥ　２１　１０媒体处理器是针对消费电子的Ｏ１ｏ　Ｒｉｖｅｒ平台的第一款ＳｏＣ。相比之前基于ＣＰＵ＋芯片组　的方案，集成度大幅提升，整体成本也下降。而且处理　器内含功能强大的嵌入式ｌ　ＧＨｚ英特尔ＸＳｃａｌｅ　ＣＰＵ、　ＭＰＥＧ一２和Ｈ．２６４硬件视频解码器、ＤＤＲ２内存接口、　以及２Ｄ／３Ｄ图形加速器，并具备模块化软件开发环境　的支持。它的功耗明显下降，在主频达到最高１ＧＨｚ时　的功耗也仅为７ｗ，而一般不需要使用最高主频时，其　功耗更低。　图２表示了播放终端的硬件框架结构。播放终　端以Ｉｎｔｅｌ　ＣＥ　２１　１０媒体处理器为核心，接受音视频　数据流进行解码。在图２中可以看到，解码后的音视　频数据通过音视频输出接口（包括ＹＰｂＰｒ，ＨＤＭＩ，ＡＶ，　立体声，光纤等）与电视机或者音箱相连。外接的　ＦＬＡＳＨ用于存储内核和文件系统，以及系统的启　动。ＳＤＲＡＭ提供操作系统和应用程序的运行空间。　播放终端支持遥控器和键盘操作，方便用户的使用。　ＳＡＴＡ硬盘接口用来存储下载的音视频文件。外接的　ＵＳＢ口支持用户外挂ＵＳＢ盘和基于ＵＳＢ口的无线　网卡。外接的以太网接口用于与后台视频服务器进　行联系和本身的自动升级。　！　—　二亟］—　二叵］　Ｉｎｔｅｌ　ＣＥ　２ｌｌ０　图２播放终端的硬件结构图　进行设计的。　终端播放系统的软件结构如图３所示，分别是图　形界面模块、下载模块、ＲＳＳ模块和音视频解码模块。　图３播放终端的软件结构图　图形界面模块负责解码模块、下载模块、ＲＳＳ模块　的交互，使得用户的操作可以得到正确的执行。模块和　模块之间通过不同的消息队列机制发生通信，进行协　调交互，传递指令。　系统界面模块是基于ＤｉｒｅｃｔＦＢ技术开发的流程图　如图４所示。ＤｉｒｅｃｔＦＢ是—个轻量级的提供硬件图形加　速，输入设备处理和抽象的图形库。使用ＤｉｒｅｃｔＦＢ可以　绕开Ｘ　Ｗｉｎｄｏｗｓ系统，让应用程序直接操作Ｆｒａｍｅ　ｂｕｆｆｅｒ，从而加速和简化图形操作，这对资源有限的嵌入　式系统是非常重要的。界面模块首先要完成对ＤｉｒｅｃｔＦＢ　及其他参数的初始化，之后创建消息队列，消息队歹ｑ用于　主进程与其它进程之间的通信。创建之后，则等待用户输　入键盘指令，并完成相应的播放或者下载等基本操作。图　像界面中的窗口使用基于ＤｉｒｅｃｔＦＢ中的ＩＤｉｒｅｃｔＦＢＷｉｎ—　ｄｏｗ机制，使得创建、隐藏和销毁窗口者　Ｅ常方便　。　图４播放终端主线程流程图　电　脑　与　信　息　技　术　２０１０年２月　音视频解码模块主要负责音频数据和视频数据的　影下载完毕后的显示菜单，正在下载显示用户现在正　在下载中的任务和已经暂停的任务，系统公告为升级　日志等等。以上功能菜单可以为用户提供很好的服务，　具有良好的实用性。　解码，是基于Ｇｓｔｒｅａｍｅｒ机制构建的，支持多种媒体格　式。在Ｇｓｔｒｅａｍｅｒ的初始化后创建管道和组件，然后将　创建的组件添加到管道中，按顺序连接起来。工作都完　成后，就可以将管道的状态切换到ＰＬＡＹＩＮＧ状态，启　动整个管道的数据处理流程。Ｄｅｍｕｘｅｒ是分流原件，用　来将源文件中的音频流和视频流分开。分流后的音视　频流根据源文件的格式，选择相应的解码器进行解码。　为了避免音视频不同步的问题，对数据流打上时间戳，　方便利用时间戳，对音视频数据进行同步处理【句。　下载模块主要负责从后台多媒体服务器上下载数　据到本地，模块依托Ｐ２Ｐ协议，使用户能够快速的下　载互联网视频。进行初始化后，读取系统设置的下载参　数，创建下载任务，并负责设置下载速度和上传速度的　最高限制。　ＲＳＳ模块负责终端系统上的资源列表更新。后台　多媒体服务器将为用户提供例如“高清连续剧”，“高清　电影”等频道，用户可以通过终端界面上选择需要定制　的频道，并设置更新问隔时间，以后每隔这么长时间，　ＲＳＳ模块就主动与服务器连接，将用户所定制的最新　频道资源列表下载到本地。之后再对列表进行ＸＭＬ解　析，并最终显示在界面上以方便用户查询。ＲＳＳ机制可　以很好的保证用户终端上的资源总是新的。　４系统测试界面　在完成组建好视频终端播放系统后，把视频播放　终端通过ＨＤＭＩ与电视相连接，启动播放终端，可以看　到播放终端的图形管理界面，如图５所示。菜单分别为　已存影视，本地拷贝，急速搜索，系统设置，连接电脑等　等。左下角的数字分别为下载速度和ｕ盘连接数，右　上角为时间显示。当前时问是播放终端即时从后台服　务器取得的，因此时间的正确显示，说明了播放终端可　以良好的在当前网络环境下工作。　ＢＴ影视搜索和急速搜索里面包含有用户定制的　频道信息，包括类似“高清连续剧”等，已存影视则是电　图５播放终端图形管理界面　５结论　本文根据当前网络技术和嵌入式的发展现状以及　家庭消费电子的发展趋势，从实际需要出发，研究设计　了基于嵌入式的网络视频播放系统。此系统与传统的　购买ＤＶＤ碟片和借助电脑下载相比，系统简单，性能　良好，功能强大，更好的利用了网络与大屏幕电视，具　有良好的实用性。该系统经过调试测试实践，已经在一　些应用场所得到了应用，拥有良好的市场前景。　参考文献：　【１］陈学凯，陈耀武．汪乐宇．基于流媒体的网络化嵌入式多媒体播放系　统［Ｊ］．现代机械，２００５，（４）：７５—７７．　【２］甘育裕，陆列．嵌入式ｕｎｕｘ在新型数字机顶盒中的应用【Ｊ】．中国有　线电视，２００６，９（１９：８５１—８５４．　【３】张娟，雪兰．基于嵌入式的ＧＵＩ应用程序的实现【Ｊ】．计算机应用，　２００３，２３（４）：１１５－１１７．　【４】倪继利．Ｑｔ及Ｌｉｎｕｘ操作系统窗口设计【Ｍ】．北京：电子工业出版社，　２ｏｏ６．　【５】李桂兰，阳旭东．ＤｉｒｅｅｔＦＢ和Ｃａｌｒｏ的嵌入式图形开发实践　．单片机　与嵌入式系统应用，２００８。１２（１）：７７—７９．　［６】姜巧巧，肖长杰，王身鸿．运用Ｇｓ￣ｅａｍｅｒ和Ｑｔｉｐｉａ快速开发ＣＭＭＢ移　动电视播放器【Ｊ】．电视技术，２００９，３３（１）：４６—４７．