基于IPv6的嵌入式互联网视频应用开发

     引言

　　交互式网络电视（IPTV）的兴起，可以为观看者提供一种新的方式来选择与控制他们的播放内容，国内外运营服务商纷纷投资建设自己的IPTV运营平台。随着Web2 o的兴起，新型的视频内容服务商打破了IPTV内容提供者与内容使用者之间的界限，使得视频内容得以爆发式地增长。诸如YouTube、优酷以及类似的网站，越来越多地冲击着传统电视媒体。这些视频网站的高度流行，使更多的人开始关注互联网视频，视频内容也得到了极大的丰富。

　　观看者不仅希望能够接收优质的IPTV的内容，更希望能够如同普通电视一股方便地观看。IPv6网络的发展使得带宽越来越充足，嵌入式技术的发展则为方便地观看这些内容提供了基础。本文就是基于这样的现实，设计了一种通过家用机顶盒播放互联网视频的应用架构，解决播放这些互联网视频必须通过电脑的问题，使得观看这些视频内容变得简单易用。

　　技术原理

　　典型的互联网视频网站包括几个基本的组成部分：视频介绍、视频分类、视频本身——通常是flv文件格式及相关视频。我们在通过浏览器或者专用软件播放选定的视频之前，首先要通过关键字搜索或者分类搜索的方式找到对应视频，然后才能播放。大多数的视频网站都采用流媒体播放方式，可以让我们边下载边播放，少数需要下载后才能播放。我们设计的嵌入式应用架构包括如下几个功能组成部分：

　　·通过网络检索并下载视频内容；

　　·设定过滤器分类检索视频内容；

　　·可以对下载后的视频海报进行

　　幻灯式播放：

　　·对伽视频文件的编解码、音视频编码及音画同步：

　　·友好化用户播放界面。

　　这套架构的基本应用结构如图1所示。

图1视频服务的嵌入式应用架构

　　应用架构的组成与实现

　　硬件系统的组成

　　流媒体编解码单元是整个系统的核心部分，主要由嵌入式系统、嵌入式CPU及外围部件组成。嵌入式CPU采用三星公司的S3C2440，400MHz主频，内部集成了ARM920T微处理器和常用夕卜围组件、64M SDRAM及256MFLASH。通过S3C2440的GPIO与以太网控制器芯片DM9000的连接，扩展了网络接口，并接人互联网，单元结构参见图2。

图2流媒体编码单元结构

　　嵌入式操作系统采用的是Linux，有如下特点：开放的源代码，内核小，执行效率高，对IPv6的良好支持； Linux的高度模块化使组件更容易加载和卸载； 内置网络支持，容易实现内置的Web服务器等；支持多种硬件平台；提供完整的开发工具和SDK（Software Development Kit），提供图形化的定制和配置工具。[page]

　　软件设计与实现

　　嵌入式网络视频点播处理时，需要进行实时的图像处理、音视频解码与同步、网络传输、图形用户界面四部分协同处理。为了确倮软件开发、集成乃至最后测试时不至于过分复杂，我们对这四部分进行分层处理。从功能的角度来看，整个软件架构包括四个部分：

　　·网络功能库；

　　·流媒体处理库；

　　·音视频解码库；

　　·用户界面库。

　　架构接口参见图3。

图3视频播放应用架构

　　网络功能库

　　网络功能库在标准IPv6协议的基础上设计了用于通过互联网处理查询／检索音视频内容，同时负责实时流媒体内容下载的应用协议。图4描述了网络功能库的处理过程：

图4网络功能库流程图

　　①通过NETLIB＿handlerlnit（）创建NETLIB＿Handler实例，完成初始化工作；②通过NETLIB_search（）或NETLIB searchBylndex（）进行查询；③检索的结果由Handler处理，亦可重新搜索；④NETLIB readContent （ ）或NETLIB￣getCount（）可以从handler倮存的检索信息中读取指定内容；⑤检索完毕可通过NETLIB＿handl erDestroy销除缓存中的结果集。

　　下面介绍网络功能库主要功能函数说明，包括下面几个API。

　　int NETLIB_search（NETLIB_Handler handler， char* keyword,NETLIB_QueryType queryType,unsigned int maxCount）。描述：搜索给定关键字的视频，并返回不超过maxCount指定数量的结果。

　　int NET LIB_readContent（NETLIB_Handler handler，int index，NETLIB VideoDetail*videoDetail）。摘述：从检索结果中根据指定的顺序（index）读取相应的内容。[page]

　　流媒体处理库

　　流媒体处理库负责处理流媒体数据，它的功能包括：①从实时媒体流中分解音视频；②选定音视频解码库对分解的音视频进行解码；③对解码后的音视频进行同步渲染，确保播放效果。处理流程参见图5。

图5流媒体处理库流程图

　　音视频解码库

　　一个功能完善的FLv播放器必然包括以下三大核心功能模块。

　　（1）标签解析模

　　块：能够按照Adobe公司制定的文档格式规范对Fly文档凵（结构类似swf文件）进行解析。

　　（2）影片执行模块：能够按照一定的时间顺序执行影片。

　　（3）ActionScript解析引擎：能够响应用户的交互行为并更好地控制Fly文档的行为。

　　考虑到使用机顶盒播放flv视频时操作交互类flv文档时的非便利性，故此我们当前实现版本中主要解决了播放时必须的问题，主要功能接口描述如下。

　　FLVDEC＿create（Engine＿Handlehandle，string name）；用于创建FLV解码器实例。

　　FLVDEC＿control（FLVDEC_Handle， FLVDEC_Cmd id，FLVDEC￣DynamicParams* params，FLVDEC＿Status*status）；用于在∏V解码器实例中实现FLV播放控制。

　　FLVDEC＿process（FLVDEC＿Handle handle，XDM＿BufDesc* inBufs，XDM BufDesc* outBufs，FLVDEC InArgs* inArgs，FLVDEC_OutArgs*outArgs）；在FLV解码器实例中实现FLV播放。

　　FLVDEC delete（FLVDEC＿Handle handle）；用于删除FLV；解码器实例。

　　用户界面库

　　用户界面库基于DirectFB。DirectFB是专门为满足嵌入式设备要求而开发的小巧、强大、灵活和易于使用的图形系统，并且试图成为一个建构于Linux Framebuffer Device之上的新图形标准。它在FrameBuffer的基础上提供了图形加速、输入设备处理提取、透明窗口和多重显示层的功能，能够对嵌入式系统GUI有较好的支持。与那些通用的嵌人式GUI系统相比，它具有非常简洁、高效的体系结构和硬件图形加速功能。

　　运行效果

　　在测试用的ΛRM2440板子上播放流畅，截图参见图6。

图6 运行效果图

　　结论

　　本文设计并初步实现了IPv6环境下嵌入式互联网视频点播应用架构。在有限资源系统开发中，使用软件系统工程的思想，用分层结构假设开发架构，在实验环境中测试播放较为顺畅。生产环境中，采用具备更好DSP性能的辅助CPU，配合本文的ARM芯片实现本架构，可以更为丌页畅地播放网络视频，进一步提高系统的性能。

参考文献:

[1]. S3C2440 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/S3C2440_589562.html.
[2]. ARM920T datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/ARM920T_139814.html.
[3]. DM9000 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/DM9000_979498.html.