多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

文/曾莉

隨著各項科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，教育行業(yè)也發(fā)生了巨大變化，尤其是多媒體教室的建設(shè)在很大程度上提高了教學(xué)的效率和質(zhì)量。然而，多媒體教室的建設(shè)往往需要投入較大的資金成本。而在多媒體教室中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)又是極其重要的組成部分。基于此，本文針對多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計展開了分析。

1 多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)概述

多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)主要是以嵌入式的ARM技術(shù)以及WIFI通信技術(shù)作為基礎(chǔ)對相關(guān)的視頻進(jìn)行采集和傳輸。其將具有較高性價比的ARM11芯片與免費開源且嵌入式的Linux操作系統(tǒng)相結(jié)合，不但可以使整個系統(tǒng)具有更高的集成度與穩(wěn)定性，同時還能夠節(jié)省采集所需的成本費用，從而促進(jìn)系統(tǒng)的全面實施和大力推廣。另外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)與無線Wi-Fi蜂窩式組網(wǎng)的充分結(jié)合還能夠大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩瑥亩鴮崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的無線監(jiān)控。如此一來，就可以使學(xué)校的所有多媒體教室擺脫有線硬件連接的束縛，不僅安裝更加的簡單，且有著較高的可擴(kuò)容性。就目前來看，很多學(xué)校都已經(jīng)把傳統(tǒng)教室升級為多媒體教室，極大地促進(jìn)了教學(xué)的科學(xué)化與智能化發(fā)展。無論是從當(dāng)下的角度來看，還是面向未來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在多媒體教室中都起著關(guān)鍵性的作用。而且多數(shù)情況下，一個教室當(dāng)中基本上都要安裝多個監(jiān)控點，具體則按照教室的大小以及多媒體設(shè)備的安裝位置而決定，空間相對較小的教室一般為兩個，而空間相對較大的教室為三到四個，以此達(dá)到更好的監(jiān)控效果。多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的核心技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)，并根據(jù)先安裝硬件后安裝軟件的方式進(jìn)行設(shè)計。該系統(tǒng)的前端由S3C6410處理器作為硬件，結(jié)合USB攝像頭采集相關(guān)視頻的數(shù)據(jù)信息，借助于校內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。而后進(jìn)行嵌入式Linux系統(tǒng)平臺搭建包括交叉編譯、內(nèi)核與代碼的移植。

2 多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 硬件方面的設(shè)計

在設(shè)計多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，硬件方面使用Mini6410開發(fā)板，其所涉及到的板載硬件資源如下：DDR RAM內(nèi)存和標(biāo)配的256M內(nèi)存、帶有四線電阻式觸摸屏接口且能夠直接與四線電阻式的觸摸屏相連接的LCD顯示板、主板上用于開機(jī)和關(guān)機(jī)的電源鍵、位于開發(fā)板上供用戶測試使用的8個按鍵、一個標(biāo)準(zhǔn)的SD卡座、一個AC97音頻接口以及一個USB host接口。其中，由于USB host接口只有一個，所以使用USB集線器分別用于連接攝像頭和無線網(wǎng)卡，然后借助校園內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)把相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控端。

2.2 軟件方面的設(shè)計

在設(shè)計多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)時，軟件方面使用Linux系統(tǒng)實現(xiàn)視頻的采集和壓縮以及圖像的傳輸和顯示。系統(tǒng)中的核心部分是以Mini6410開發(fā)板為基礎(chǔ)對視頻進(jìn)行采集和壓縮的用戶機(jī)，用戶端所使用的RTP實時傳輸協(xié)議能夠確保相關(guān)數(shù)據(jù)實現(xiàn)端對端的實時傳送，同時基于TCP協(xié)議和監(jiān)控端連接在一起，之后再由用戶端針對服務(wù)器建立相應(yīng)的線程，達(dá)到實時傳輸相關(guān)視頻的目的。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要以構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，安裝相應(yīng)的交叉編譯器，并創(chuàng)建交叉編譯所需的環(huán)境。在開發(fā)前，必須先對嵌入式內(nèi)核進(jìn)行合理配置。

2.2.1 要創(chuàng)建交叉編譯的環(huán)境

具體包括編譯目錄、內(nèi)核頭文件、二進(jìn)制工具、初始編譯器、C庫以及全套編譯器等的建立。

2.2.2 移植相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)

具體包括Linux系統(tǒng)內(nèi)核及嵌入式的文件系統(tǒng)BootLorder等的移植。首先應(yīng)選擇U-Boot，其具有開放式的源碼，可以和不同的處理器相匹配，功能性較強(qiáng)，且有著各類不同的設(shè)備驅(qū)動源碼。

2.2.3 終端軟件的設(shè)計

使用USB攝像頭進(jìn)行視頻的采集，并使用V4L接口函數(shù)實施訪問，以此取得相應(yīng)的視頻流；壓縮時以MPEG-4編碼作為標(biāo)準(zhǔn)，從而在減少數(shù)據(jù)量的同時，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率；傳輸?shù)哪K以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，能夠通過使用Linux系統(tǒng)中的開放源代碼RTP庫實施編程，然后在接收到監(jiān)控端請求時把數(shù)據(jù)包傳送至監(jiān)控端。

2.2.4 監(jiān)控端的設(shè)計

監(jiān)控端以C/S模式為基礎(chǔ)，此模式主要由用戶機(jī)與服務(wù)器組成，能夠有效處理和存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

多媒體教室無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在教室管理、教學(xué)管理以及考場監(jiān)督方面都發(fā)揮著重要作用，在很大程度上促進(jìn)了多媒體教室的科學(xué)化與智能化發(fā)展。該系統(tǒng)擺脫了多媒體教室有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的束縛，不僅使組網(wǎng)更加的靈活，同時還有著可擴(kuò)容性強(qiáng)、維護(hù)方便和節(jié)省成本等特點，能夠大大提高多媒體教室的監(jiān)控效率。