基于嵌入式ＷＥＢ的音視頻切換器監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：文章結(jié)合作者的項目開發(fā)經(jīng)歷，給出了一種基于嵌入式WEB技術(shù)的VAS-8001音視頻切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。并對基于嵌入式WEB的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在廣電機(jī)房設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：嵌入式WEB技術(shù)；B/S架構(gòu)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；音視頻切換器

中圖分類號：TP827文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)32-1208-02

WEB-based Embedded Switch Audio and Video Monitoring System

ZHANGHai-qiong

(Anhui Radio， Film and Television Institute of Vocational Technology， Hefei 230022， China)

Abstract: The article with the author's project development experience， gives a WEB-based embedded technology VAS-8001 switch audio and video remote monitoring system design. WEB-based embedded and the remote monitoring system in the radio room equipment， environmental monitoring system the application was discussed.

Key words: WEB embedded technology; B/S architecture; remote monitoring; audio and video switches

1 引言

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，廣電設(shè)備智能化、數(shù)字化的程度不斷提高，基于Internet的廣電機(jī)房設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)逐漸成為發(fā)展趨勢。

視、音頻矩陣切換器是廣播電視播出機(jī)房的重要設(shè)備，北京京島田電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的VAS－8001視音頻矩陣切換器具有對8路視音頻輸入信號進(jìn)行選擇，輸出任意1路視音頻信號的功能，每路視、音頻信號均有二路分配輸出。被廣泛地應(yīng)用于廣播電視系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)、工業(yè)/保安監(jiān)控系統(tǒng)、電教系統(tǒng)、卡拉OK系統(tǒng)的視音頻信號切換。

根據(jù)嵌入式技術(shù)的發(fā)展和廣電機(jī)房設(shè)備的現(xiàn)狀，研制一種將微處理器、存儲器、網(wǎng)絡(luò)芯片、嵌入式網(wǎng)頁服務(wù)器等子系統(tǒng)集成一體，具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、可靠性高、成本低廉以及維護(hù)簡單等特點的基于嵌入式WEB的視、音頻矩陣切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行。

2 基于嵌入式WEB的視、音頻矩陣切換器監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實例

2.1 系統(tǒng)原理簡介

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以微處理器或微控制器為核心的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)與Internet技術(shù)相結(jié)合，采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)應(yīng)用方式形成的嵌入式Web技術(shù)是近幾年隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及而發(fā)展起來的一項新興技術(shù)?；谇度胧絎eb技術(shù)的機(jī)房設(shè)備環(huán)境實時監(jiān)控系統(tǒng)是指將嵌入式Web 服務(wù)器嵌入到機(jī)房設(shè)備和機(jī)房環(huán)境監(jiān)控裝置中，在相應(yīng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)的支持下將機(jī)房設(shè)備參數(shù)和機(jī)房環(huán)境量的數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)上共享，為Internet或局域網(wǎng)用戶提供基于Web 的圖形化管理接口，從而省去了專用客戶端管理軟件，實現(xiàn)對接入到網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備的統(tǒng)一管理。

基于嵌入式Web技術(shù)的視、音頻矩陣切換器實時監(jiān)控系統(tǒng)的核心是嵌入式Web服務(wù)器，嵌入式Web服務(wù)器由微處理器MCU和以太網(wǎng)接口控制器芯片組成的硬件平臺與由數(shù)據(jù)采集程序、TCP/IP協(xié)議棧和HTTP服務(wù)器程序組成的軟件系統(tǒng)相結(jié)合的體系來實現(xiàn)的。基于嵌入式Web技術(shù)的視、音頻矩陣切換器實時監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的總體思路是嵌入式Web服務(wù)器通過通信端口或現(xiàn)場總線與本地機(jī)房設(shè)備和環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接相連，并將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析、處理后通過TCP/IP協(xié)議將其連接到以太網(wǎng)上?？蛻舳吮O(jiān)控主機(jī)則通過Web瀏覽器在網(wǎng)絡(luò)上實時地監(jiān)控現(xiàn)場信號的動態(tài)變化，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目標(biāo)。

VAS-8001音視頻切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

基于嵌入式Web技術(shù)的VAS-8001音視頻切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺主要由嵌入式Web服務(wù)器和接口電路組成。嵌入式Web服務(wù)器采用Silicon Laboratories公司的高速單片機(jī)C8051F120作為中央處理單元。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器采用CP2200單芯片以太網(wǎng)控制器。

嵌入式控制器C8051F系列單片機(jī)是集成的混合信號片上系統(tǒng)SOC(System on chip)，具有與MCS-51內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標(biāo)準(zhǔn)8051的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件。C8051F創(chuàng)造了將8位MCU的性能提高到100MIPS的歷史，這一性能甚至不少16位MCU都達(dá)不到。CP2200是集成了IEEE 802.3以太網(wǎng)媒體訪問控制器(MAC)、10Base-T物理層(PHY)和8KB非易失性FLASH存儲器的單芯片以太網(wǎng)控制器。片內(nèi)FLASH存儲器可用于存儲用戶常數(shù)、Web服務(wù)器內(nèi)容或作為通用非易失性存儲器。FLASH存儲器的最后6個存儲單元已在出廠前被預(yù)先寫入了一個唯一的48位MAC地址。CP2200采用精巧的5×5毫米封裝，能在-40℃到+85℃工業(yè)級溫度范圍內(nèi)正常工作。

根據(jù)VAS－8001視音頻矩陣切換器通信協(xié)議以及使用狀況要求，在其監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中增加一個嵌入式設(shè)備數(shù)據(jù)測控模塊通過現(xiàn)場總線與嵌入式Web服務(wù)器相連，并以RS232串口與VAS-8001視音頻矩陣切換器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。嵌入式設(shè)備數(shù)據(jù)測控模塊主要功能是通過對VAS-8001音視頻切換器通信協(xié)議的編解碼以完成嵌入式Web服務(wù)器對VAS-8001音視頻切換器的監(jiān)測與控制功能。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于嵌入式Web技術(shù)的VAS-8001音視頻切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)和客戶端與服務(wù)器端(C/S)相結(jié)合的架構(gòu)，客戶端可使用Microsoft internet explorer瀏覽器，服務(wù)器采用基于CMX-MICRONET的TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)HTTPWeb服務(wù)。遠(yuǎn)程測控功能通過CGI（通用網(wǎng)關(guān)接口）程序?qū)崿F(xiàn)。即客戶端通過HTTP協(xié)議發(fā)出請求，該請求到達(dá)Web服務(wù)器后執(zhí)行相應(yīng)的CGI程序采集數(shù)據(jù)并將結(jié)果發(fā)回客戶。圖像、聲音及動畫等多媒體數(shù)據(jù)的處理是通過嵌入在頁面中的Java Applet程序來實現(xiàn)交互功能。如圖2所示：

客戶端程序采用Java Applet技術(shù)增強瀏覽器的功能，實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)的實時瀏覽?？蛻舳说腎E瀏覽器通過B/S 方式訪問Web 服務(wù)器上的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)時，網(wǎng)頁中Java Applet能夠被傳送到瀏覽器并且在瀏覽器所在的本地機(jī)上運行。事實上，在Java applet 中的socket通信是一個典型的C/S訪問方式。系統(tǒng)通過Java Applet平衡了服務(wù)器端與瀏覽器端的負(fù)載狀況，將一部分從前在服務(wù)器上工作分給了瀏覽器，降低了服務(wù)器的運行負(fù)荷。

2.4 系統(tǒng)實現(xiàn)功能

根據(jù)機(jī)房監(jiān)控對象的要求，本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了以下幾個方面的監(jiān)控功能：

監(jiān)測功能分為模擬量檢測和開關(guān)量檢測兩個部分，其中模擬量檢測包括室內(nèi)溫度、VAS-8001音視頻切換器輸出的音頻和視頻分量幅度的檢測；

開關(guān)量檢測包括VAS-8001音視頻切換器和室內(nèi)門、窗開關(guān)狀態(tài)等環(huán)境量的檢測。

遠(yuǎn)程控制功能主要有VAS-8001音視頻切換器以及其它機(jī)房設(shè)備管理等開關(guān)量輸出控制。

并用嵌入在網(wǎng)頁中的Java Applet程序?qū)⑸鲜龈黝愇锢砹坑寐曇艏皠赢嫾皶r動態(tài)地顯示出來；數(shù)據(jù)采集和報警刷新周期小于0.5s。

基于系統(tǒng)安全性考慮，身份驗證是必不可少的。用戶進(jìn)入系統(tǒng)主登錄界面后，并不能直接對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，必須要經(jīng)過兩層系統(tǒng)身份驗證，采用的方法是通過窗體驗證監(jiān)測密碼和控制密碼來實現(xiàn)對不同用戶的授權(quán)管理。

VAS-8001音視頻切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)登錄界面與監(jiān)控界面如圖3、圖4所示。

該系統(tǒng)完全擺脫了傳統(tǒng)監(jiān)控模式在地點、空間和人數(shù)上的限制，監(jiān)控人員可以靈活機(jī)動、隨時隨地通過現(xiàn)有的公共通信網(wǎng)絡(luò)，在本地PC上使用標(biāo)準(zhǔn)的IE瀏覽器作為接口直接訪問嵌入在VAS－8001視音頻矩陣切換器上的Web服務(wù)器，實現(xiàn)對視音頻矩陣切換器的數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。最大限度發(fā)揮了監(jiān)控系統(tǒng)的可用性、靈活性。

3 結(jié)束語

針對廣電機(jī)房設(shè)備與以太網(wǎng)間的通信互聯(lián)，本文實現(xiàn)了嵌入式Web技術(shù)在VAS-8001音視頻切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，它為我們管理、控制和監(jiān)測各種各樣廣電機(jī)房設(shè)備提供了一個切實可行的途徑。為實現(xiàn)廣電機(jī)房“無人值班，有人留守”的現(xiàn)代化管理模式提供了技術(shù)保證。

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