基于嵌入式的知元投屏系統設計

劉賢誠 施智才 吳貴芳

摘 要：本文設計了一款基于三星S3C6410微處理器的知元投屏系統。該系統以ESP8266 Wi-Fi通信模塊作為傳輸載體，終端與服務端只需在同一局域網下就能實現鏡像實時傳輸，簡單、方便、易維護，傳輸速度快，穩定性好，可以靈活地在各個場景中使用。

關鍵詞：投屏系統;投屏協議，ARM;ESP8266;Wi-Fi

0.引言

隨著信息技術的發展，新技術層出不窮。無線投屏技術的出現，對于我們信息技術的教學產生了革命性的影響。知元投屏技術有實時傳輸屏幕鏡像、傳輸音視頻數據等功能，不少教育工作者已經將其應用于課堂教學和培訓中了。首先，他們會在教室或者會場搭建投屏技術所需的無線網絡環境，當成功連接后，將移動設備與教室或者會場的多媒體系統融合起來，構成一套新型的移動授課平臺，移動設備的屏幕就可以發揮各種功能了。教師脫離了講臺的約束，可以自由走動。此項目是以使用外接硬件設備的方式來達到投屏的目的，設備與電腦端、投影儀等設備的USB端口連接，通電后自行發出無線網連接請求裝置，手機搜索到此Wi-Fi并連接后，通過設備向目的端發送投屏請求，請求通過后直接顯示設定好的比例影像。

1.系統設計

1.1 總體設計方案

該系統是以外接嵌入式Linux硬件設備為核心，內含軟件應用程序為基礎的投屏系統。應用熱插拔技術與電腦端USB串行端口相連，連接之后直接自行通電進行初始化。之后設備內部檢測被控電腦是否連接網絡。如已經連接則通過設備內的無線網卡架構局域網（Wi-Fi），手機搜索此局域網并連接，以達到后來的實時傳輸的目的。若檢測的結果是并沒有連接網絡，則彈出窗口要求用戶手工連接附近Wi-Fi或者路由器，以便使手機與電腦同時處在一個局域網下，同樣達到之后的實時傳輸的目的。以上操作均通過設備內置存儲器中的程序進行控制。

計算機內投屏軟件部分程序內置在硬件設備的FLASH芯片中，進行存儲軟件部分程序。當設備插在電腦上時，用戶直接把小程序拷貝到電腦上即可。知元投屏總體如圖1所示。手機與電腦之間通過知元作為傳輸媒介，實現電腦與手機之間的實時鏡像傳輸。其中知元系統內部共分五大模塊：USB端口模塊、微處理器（CPU）、FLASH（閃存）芯片模塊、無線網卡模塊、視頻采集與傳輸模塊，其中最核心的是視頻采集與傳輸模塊。

1.2 視頻采集模塊

采集模塊的主要功能有音視頻的采集，音視頻數據的編碼以及傳輸到服務器。其中音視頻數據的采集采用的是安卓自帶的Media Recorder來處理。音視頻數據的編碼方式采用的是ACC/H.264編碼方式。視頻數據采集模塊與接收設備（投屏服務器）之間采用Socket-UDP通信方式。采集數據流程圖如圖2所示

1.3 系統傳輸流程

硬件設備內部總體控制流程圖如圖3所示。首先系統檢測被控電腦是否連接網絡。電腦內嵌程序軟件執行設備命令，如果電腦已經連接無線網，則投屏系統通過設備內無線網卡架構局域網（Wi-Fi），用戶自行使用手機搜索這個局域網并連接它，起到實時傳輸數據流效果，達到最終的實時鏡像手機屏幕的作用。若測的結果是沒有連接網絡，則電腦內分系統會彈出窗口要求用戶手工連接附近Wi-Fi或者路由器，目的使手機與電腦同時處在一個局域網下，同樣達到之后的實時傳輸鏡像的目的。以上操作均通過設備內置存儲器中的程序進行控制。

1.4 投屏協議的選擇

系統采用 Miracast 技術進行投屏，當用戶的手機與其電腦建立連接之后，會自動進行功能與網絡協調，最終選擇最優的影音傳輸格式。在創建影音串流的聯機協議之后，設備會實時接收串流協議的控制命令，用戶可根據使用過程中的需求，對影音信號進行播放/終止的命令操作。

2、驗證與測試

我們按照流程把電腦、手機準備好，在電腦上插上我們的知元設備，手機、電腦和知元三個設備連接在同一局域網下，手機能夠輕易地投屏在電腦上，系統投屏流暢，在電腦顯示的影像與手機的影像幾乎沒有延時，沒有出現數據斷流，投屏內容掉幀、設備卡頓等現象;在測試的過程中，系統能夠長時間穩定運行。運行結果如圖4所示。

參考文獻：

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[4].張義磊，丁濤，安吉宇;三星S3C240在嵌入式工業控制系統中的應用;長春理工大學學報;2004年

作者簡介：

吳貴芳（1978.06-），男，漢族，江西黎川人，中共黨員，副教授，博士，研究方向：人工智能、機器視覺、優化計算 。