基于字符串的ipc網絡協議的設計與實現(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 PTZ 及一體球型攝像機類似，此類 IPC 通常具有預置位、隱私遮擋、自動跟蹤等多種功能，屬于高端應用類攝像機。 IPC：此類攝像機一般采用固定焦距或手動變焦鏡頭，內置與半球護罩內，外觀漂亮便于安裝，通常需要天花板支撐安裝，缺點是鏡頭基本固定，由于空間有限難于更換其他焦距的鏡頭，攝像機現場 FOV（ Filed Of View）固定，難于調整。 ：防水防塵。 ：與上面的相比多了防爆還有日夜轉換的功能。 IPC 的專業術語 (互聯網協議 ) 互聯網協議是一種通過網絡傳輸數據的方式，是用于報文交換網絡的一種面向數據的協議，數據在 IP 互聯網中傳送 時會被封裝為報文。 第 2 章 IPC的 基本理論知識 6 （專用集成電路） 它是為特定應用設計的一種電路，與一般用途的電路（比如微處理器）相區分。 圖像分辨率是度量數碼圖像清晰程度的一種方法：分辨率越高，圖像清晰程度就越高。分辨率可以通過縱向（寬度）像素數 *橫向（高度）像素數來表達，如 320*240。 CIF 即通用中間格式。在 PAL制式下， CIF 是 352*288 像素，在 NTSC 制式下 CIF是 352*240 像素的視頻分辨率。 幀率（ FPS）用于描述視頻流更新的頻率，用幀 /秒表示，當幀率達到每秒鐘 25 幀以上（ PAL）時，人眼認為視頻是即時的。 HTTP 即超文本傳輸協議，為網站上運行的文件（文本、圖形、聲音、視頻、和其他多媒體文件）設定規則， HTTP 協議在 TCP/IP 協議組的上端運行。 第 3 章 IPC 所用到的 軟件網絡以及硬件技術 7 第 3章 IPC所用到的軟件網絡以及硬件技術 IPC 用到的軟件技術 用到的組件 IPC 與 DVR 一樣，在軟件開發過程中用到了一些組件 [3]，如 GUI、 Widget 組件、GDI 組件、 Comm 組件、 Media 組件、 Manager、 ExchangeAL 組件； Json[4]、 XML、 Zlib、ZZIP、 Squirrel； Storage、 WFS； Infra 組件； NetIP 組件； TPBase。 GUI：圖形用戶界面，包含了各種 GUI 界面的實現，是 GUI 應用的重點。 Widget：各個 GUI 控件的實現 (Button， ComboBox、 ListBox等） GDI：各種圖形算法的實現，輸入法，多語言，字庫。 Comm組件：包括報警、云臺、串口、前面板 Media 組件： GUI 業務核心組件，包括 DVR 的一些核心功能（視頻編碼、回放、錄像、語音對講（音頻編碼）、抓圖、預覽）。 Manager、 ExchangeAL 組件：配置管理、事件管理、日志、用戶管理、升級、自動維護、配置交換。 Infra 組件：線程、定時器、信號量、互斥鎖、時間。 開發技術以及常用技術 可以在 Linux下開發，也可以在 Windows 下開發。由于本人對 Windows 下的開發工具相對而言熟悉一點，這是在實習的初期。所以當時選擇在 Windows 下進行開發。當然經過兩個多月的學習發現其實 Linux下的功能也很強大，在 Linux 下編譯時只需寫一個 makefile 文件，把文件中的依賴以及它的路徑還有命令行寫好就可以通過終端的一個make 命令對工程 進行編譯，生成可執行文件。我們是生成一個可執行文件包，里面包括可執行文件，可升級文件以及串口升級文件等等，所以我們采用的是 make pack 命令。 之前我一直用的 VC 工具進行編輯編譯以及鏈接運行，在公司大家都是用的是 source insight 編輯器，而我在學習這一編輯器后發現它的功能確實強大，使用也很方便。它內置對 C/C++、 Java 甚至 x86 匯編語言程序的解析。在編程時可以給你提供有用的函數、宏、參數等提示，可能剛開始的時候使用起來不太方便，但是習慣后絕對是你編程的首選，當然這也和個人習慣有關，有些人用 慣了 VC，就愿意使用 VC，這也是無可厚非的，沒有誰規定必須用哪一個工具經行編輯。 第 3 章 IPC 所用到的 軟件網絡以及硬件技術 8 程序寫好以后就要進行編譯了。編譯是在 Linux操作系統環境下的 ARM[5]平臺交叉進行的。當把編譯過程中的錯誤改完后就可以生成可執行文件了，我們生成的是 Sofia文件以及可升級的 bin文件。 由于公司的編譯環境早就搭好，所以一直以來我是直接用的，沒有考慮到搭建環境這一環節，知道回學校的十天前。在之前的工作中，早已意識到編譯環境不簡單，因為它要適應各種類型的 DSP[6]芯片，各種類型的開發板，而這些都需要在各種 ARM 平臺上才能 運行，所以需要在 Linux 系統中或者虛擬機中植入 ARM 平臺方可進行 gcc[7]和g++交叉編譯。了解了這些后我就跟主管要了一個 Linux 安裝包，他給了我一個 ubuntu還有 dm365 的 ARM 平臺安裝軟件包，而主管在給我這些后就不再管我了，我想他是想試試我的個人能力。因為我在跟他反映安裝中出現的問題時他對我說這個你自己解決就行了，所以一遇到問題我就只能百度解決了，但是由于百度上面的問題解答有時和我遇到的具體問題不是太接近，所以我只能慢慢搜尋答案，雖然明白編譯環境不是那么好搭建，但我仍要一直仔細的尋找，慢慢的找 下去，即使緩慢也能接近吧。 當我欣喜若狂的自以為配好環境并改變了 Linux系統的環境變量，我以為我成功了，可是再次開啟系統時怎么也打不開，百度才知道是因為有些不必修改的環境變量被修改了，只要改回來就行，可是我用 ctrl+alt+F1 進入終端，再進入 Vi /etc/profile 改回來也無法啟動系統，說到這我要聲明一下為什么我安裝 ubuntu系統而不是安裝虛擬機，因為我的系統內存只有 2G，而且電腦用了好幾年，內部有些零部件開始氧化，已經非常卡了，如果再按虛擬機的話系統可能跑不起來，所以我就安裝了 ubuntu系 統。 再一次安裝完系統并成功植入 ARM 平臺而且改好環境變量后依然是無法編譯，我根據終端給出的錯誤提示適當的修改了 makefile 文件，在這還要聲明一下，之前在公司為了配合整個公司的研發工作，所有寫好的程序都必須放到服務器上固定的目錄下，每個人都有一個自己專屬的目錄，所以 makefile 文件中的依賴關系中的文件路徑都必須寫好以方便其他同事使用，也就是說 makefile 文件編寫必須統一。所以我把程序轉移到自己的電腦后也需要對 makefile 文件進行相應的修改。可是明明已經修改對了還是無法通過編譯，浪費了兩天時間 才知道原來我安裝的 ubuntu是 64位操作系統，對我需要的 ARM不兼容，不過此時我沒有浪費時間的失望以及無法解決問題的灰心的感覺，因為我仿佛看到了勝利的曙光。 果然在我換好 32 為操作系統并進行一系列的環境變量配置， ARM 平臺移植后可以進行編譯了，盡管還是會遇到細微的編譯錯誤，但這些都是很容易解決的，我只需加一第 3 章 IPC 所用到的 軟件網絡以及硬件技術 9 條 chmod 命令使它對后面所有遇到需要獲取權限的文件有效就可以了。終于在連續一周時間內的每天下午 7 點到夜里 12 點的這段時間內成功配置好了編譯環境，因為白天是要工作的，在公司不允許你干自己的事。說到這可 能你會有疑問，既然不允許干自己的事那我畢業設計怎么能在工作時間做的，那是因為我的畢業設計就是我的工作之一，我寫好的程序以后工作中會用到，而且這也是領導安排給我的任務。 IPC 用到的網絡協議 傳統模擬閉路電視監控系統已經無法客戶的需求。 IPC 重要功能之一是能夠實現遠程監控。 IPC 存儲數據的網絡傳輸、集中管理功能更是廣大客戶的喜好。 IPC 網絡協議的應用層協議 IPC 在應用層的協議 [8]包括 HTTP、 FTP、 RTSP、 DDNS、 ADSL、 DHCP、 PPPoE、SMTP、 DNS、 QoS 等等。 HTTP：一種超文本傳輸協議，是基于客戶端瀏覽器以及其他程序與 Web 服務器間的通信協議。 端口號： 80。 錯誤代碼解釋： HTTP 400 請求無效。 HTTP 403 禁止訪問。 HTTP 404 無法找到文件。 HTTP 405 資源被禁止。 HTTP 406 無法接受。 Error 501 未實現。 HTTP 502 網關錯誤。 FTP:一種文件傳輸協議，主機間可以通過輸入相互之間的 IP 地址 共享文件。 端口： 2 20。 RTSP:定義：定義了一對多應用程序如何有效地通過 IP 網絡傳送多媒 體數據。 應用：實時流協議是應用級協議，控制實時數據的發送。它提供了一個可擴展框架，使實時數據，如音頻與視頻，的受控、點播成為可能。數據源包括現場數據與存儲在剪輯中數據。 DDNS：將用戶的動態 IP 地址映射到一個固定的域名解析服務上，用戶每次連接網絡的時候客戶端程序就會通過信息傳遞把該主機的動態 IP 地址傳送給位于服務商主機上的服務器程序，服務項目器程序負責提供 DNS 服務并實現動態域名解析。 DDNS 在監控行業中的應用：目前 ISP 大多為我們提供動態 IP（ ADSL撥號上網），而很多網絡視頻服務器和網絡攝像機通過 遠程訪問時需要一個固定的 IP，而固定 IP 的費用很難讓客戶接受。所以 DDNS 為大家提出了一種全新的解決方案，它可以捕獲用戶第 3 章 IPC 所用到的 軟件網絡以及硬件技術 10 每次變化的 IP，然后將其與域名相對應，這樣客戶可以通過域名來進行遠程監控了。 DDNS 解決方案： 路由器外掛 。 集成 DDNS 的監控設備。 運行 DDNS客戶端軟件。 ADSL非對稱數字用戶環路，一種非對稱的 DSL技術，所謂非對稱是指用戶線的上行速率與下行速率不同，上行速率低，下行速率高，特別適合傳輸多媒體信息業務，如視頻點播、多媒體信息檢索和其他交互式業務。 DHCP：一個局域網的 網絡協議，使用 UDP 協議工作，主要有兩個用途：給內部網絡或網絡服務供應商自動分配 IP 地址給用戶給內部網絡管理員作為對所有計算機作中央管理的手段。 PPPoE：可以使以太網的主機通過一個簡單的橋接設備連到一個遠端的接入集中器上。 SMTP：是一組用于由源地址到目的地址傳送郵件的規則 ,由它來控制信件的中轉方式。 DNS：在 Inter 上域名與 IP 地址之間是一對一（或者多對一）。 QoS：一種安全 的網絡 機制 , 可以 解決網絡延遲和阻塞等問題。 IPC 網絡協議的傳輸層協議 IPC 在傳輸層上的協議主要包 括 TCP 以及 UDP，我們公司還提供了一種云服務VVNAT。 TCP 是目前傳輸層上應用相對廣泛的協議，因為他的三次握手保證了發送的可靠性安全性， 根據接收到的數據量來確定的數據確認數及數據發送、接收完畢后何時撤消聯系，并建立虛連接。 不容易出現發送丟幀的情況，即使發生了也會有很好地解決措施。 UDP 是直接發送，發送的時候不用向 PU（前端，指編碼器，包括 DVR,DVS,IPC等）或者 CU（客戶端，指 WEB， SNS 等）發送請求， 就采用的這種發送方式，所以 經常會出現發送的信號丟失的情況，但是 UDP 協議在 語音對講 時采用的很多。為了保證實時性所以 UDP 協議在這是必要的。 還有我們公司自己提供的 VVNAT，也稱云平臺， PU端連接到云平臺， CU端通過云平臺來訪問 PU端。之前還有一種訪問方式，就是說 PU端分配了好多 IP 地址，這些IP 地址用了不同的端口， CU端訪問這些端口時通過 DNS 解析將 PU端的端口解析成自己能夠識別的端口進行訪問，之前這兩種訪問方式是分開進行的，最近正在調試將兩種合在一起，把第二種也加進云平臺，這樣就可以統一在云平臺給用戶提供服務，這部分第 3 章 IPC 所用到的 軟件網絡以及硬件技術 11 代碼我已經完成，應用部那邊還沒改好，需要與他們聯合調試，所以一直未 能進行，這項工作我想會在畢業以后回單位再跟他們合作完成吧。 IPC 所用到的硬件技術 目前 DVR以及 IPC 的平臺廠商主要有：大陸海思半導體（ Hisilicon）、德州儀器（ TI）、臺灣智源（ Faraday）、以及其他的一些方案等等。但 DVR 硬件的組成不盡相同， DVR方案設計中的硬件大致有一下幾個部分組成： 。 碼（ AD） （ DA) 。 ：控制完成取出指令和執行指令任務的部件，它是系統的核心部件 . 我所了解的 IPC 方案中應用的中央處理器采用的芯片是 Hi3515,TI （ DM365） GM8181 等。 Hi3516 集成高性能的 ARM Cortex A9 作為主控 CPU，完成系統任務和部分音視頻處理功能。其主要規格如下： 集成 32KB L1 指令 Cache 和 32KB L1 數據Cache，集成 256KB L2 Cach