第1章 遠(yuǎn)程更新LCD顯示的背景與應(yīng)用

1.1 LCD的產(chǎn)生與發(fā)展

液晶顯示器，簡(jiǎn)稱LCD（Liquid Crystal Display）。世界上第一臺(tái)液晶顯示設(shè)備出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代初，被稱之為TN-LCD（扭曲向列）液晶顯示器。80年代，STN-LCD（超扭曲向列）液晶顯示器出現(xiàn)，同時(shí)TFT-LCD（薄膜晶體管）液晶顯示器技術(shù)被研發(fā)出來，但液晶技術(shù)仍未成熟，難以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生產(chǎn)技術(shù)，LCD工業(yè)開始高速發(fā)展。

現(xiàn)在，LCD是筆記本電腦和掌上電腦的主要顯示設(shè)備，在投影機(jī)中，它也扮演著非常重要的角色，而且它開始逐漸滲入到桌面顯示器市場(chǎng)中。相信不遠(yuǎn)的未來，LCD顯示器將會(huì)更為普及地應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域。

1.2 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)述

早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)受限于地域限制，隨著視頻監(jiān)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是把圖形信息轉(zhuǎn)變成信號(hào)信息，通過攝取、傳輸、顯示等設(shè)備實(shí)現(xiàn)一定距離內(nèi)圖形轉(zhuǎn)換為圖像，在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，從而實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離可以看到現(xiàn)場(chǎng)圖形信息的系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)打破了地域限制，隨著遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)的成熟以及應(yīng)用，人們的生產(chǎn)、生活以及企業(yè)管理正在發(fā)生新的變化，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)廣泛滲透到教育、政府、娛樂場(chǎng)所、醫(yī)院、酒店、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、城市治安甚至家庭等多個(gè)領(lǐng)域。

1.3 遠(yuǎn)程更新LCD顯示在遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的應(yīng)用

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：前端攝像設(shè)備、傳輸存儲(chǔ)設(shè)備、終端控制顯示設(shè)備。其中，LCD顯示作為監(jiān)控顯示設(shè)備應(yīng)用于遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。圖 1為某視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖。

圖 1 某視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖

第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

2.1研究需求與目標(biāo)

2.1.1研究需求

本設(shè)計(jì)“基于FPGA的LCD顯示的遠(yuǎn)程更新”作為遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)控終端設(shè)備，伴隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展。近年來，中國(guó)視頻監(jiān)控市場(chǎng)受平安城市建設(shè)，北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)、深圳大運(yùn)會(huì)等安保項(xiàng)目以及各行業(yè)視頻監(jiān)控需求快速增長(zhǎng)等因素的刺激和拉動(dòng)，取得了超常規(guī)快速發(fā)展，整體市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大。

作為中國(guó)視頻監(jiān)控市場(chǎng)未來發(fā)展方向之一的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其市場(chǎng)規(guī)模將于2013年達(dá)168.91億元，增速遠(yuǎn)超行業(yè)平均增長(zhǎng)率水平。鑒于技術(shù)條件限制，高清視頻監(jiān)控一般建立在網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用基礎(chǔ)之上，若考慮給予智能高清視頻監(jiān)控市場(chǎng)占IP視頻監(jiān)控市場(chǎng)15％的份額估算，則2011-2013年智能高清監(jiān)控市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)13億元、18億元和25億元，復(fù)合增速將高于36％。綜上所述，可以預(yù)計(jì)未來3-5年視頻監(jiān)控市場(chǎng)將繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)，行業(yè)整體處于高速發(fā)展階段?？梢姡驹O(shè)計(jì)有著廣泛的應(yīng)用前景以及市場(chǎng)需求。

2.1.2研究目標(biāo)

本次設(shè)計(jì)定位為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備，其在系統(tǒng)中的位置如圖 2所示。

圖 2 視屏監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本設(shè)計(jì)預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能與技術(shù)指標(biāo)：

1. 提供良好的人機(jī)界面和簡(jiǎn)單方便的操作方式；

2. 提供兩種視頻監(jiān)控方式：實(shí)時(shí)視頻播放以及歷史錄像的播放；

3. 預(yù)留USB接口，方便用戶擴(kuò)展前端存儲(chǔ)功能；

4. 提供用戶管理功能，實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理；

5. 支持圖像屏蔽與圖像抓拍；

6. 實(shí)現(xiàn)圖像分辨率：640*480；

7. 實(shí)現(xiàn)視頻幀率：30fps

其中，監(jiān)控人員具體的操作方式為通過鼠標(biāo)來選擇觀看實(shí)時(shí)視頻或查詢視屏錄像：

1. 在觀看實(shí)時(shí)視頻時(shí)，本設(shè)計(jì)運(yùn)行FTPClient應(yīng)用程序向視屏錄像服務(wù)器請(qǐng)求實(shí)時(shí)的視屏數(shù)據(jù)，將接收到的實(shí)時(shí)視屏先緩存在本地的內(nèi)存中，然后進(jìn)行解碼、播放，通過HDMI接口將視屏數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD顯示器上面顯示。

2. 在查詢歷史錄像時(shí)，本設(shè)計(jì)擬提供瀏覽視屏錄像服務(wù)器中所有視屏錄像的功能，用戶根據(jù)自己的需要，選取相關(guān)的視屏文件，當(dāng)用戶選擇下載視屏文件到本地時(shí)，本設(shè)計(jì)從視屏錄像服務(wù)器上面緩存視屏文件到內(nèi)存中，然后寫入掛載的U盤中。當(dāng)視屏下載完畢后，運(yùn)行播放器程序播放下載的視屏文件，提供播放、前進(jìn)、后退、暫停等常用的播放功能。

2.2 系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)

2.2.1 Genesys開發(fā)板簡(jiǎn)介

Digilent的Genesys開發(fā)板集成了功能強(qiáng)大的Xilinx Virtex®-5 FPGA，為廣大用戶帶來了一個(gè)功能強(qiáng)大、方便實(shí)用的設(shè)計(jì)平臺(tái)。其設(shè)計(jì)框圖如圖 3所示。

圖 3 Genesys開發(fā)板的組成框圖

Genesys板上還集成了千兆以太網(wǎng)接口、高速存儲(chǔ)器、高分辨率音頻和視頻電路、以及USB主機(jī)接口等選項(xiàng)。Genesys開發(fā)板采用業(yè)界主流設(shè)計(jì)，無論是復(fù)雜系統(tǒng)，還是專用的高性能應(yīng)用，Genesys都能為您提供有效的解決方案。其主要特性如下所示：

• Xilinx Virtex 5 LX50T FPGA, 1136-pin BGA package

• 256Mbyte DDR2 SODIMM with 64-bit wide data

• 10/100/1000 Ethernet PHY and RS-232 serial port

• multiple USB2 ports for programming, data, and hosting

• HDMI video up to 1600x1200 and 24-bit color

• AC-97 Codec with line-in, line-out, mic, and headphone

• real-time power monitors on all power rails

• 16Mbyte StrataFlash™ for configuration and data storage

• Programmable clocks up to 400MHz

• 112 I/O’s routed to expansion connectors

• GPIO includes eight LEDs, two buttons, two-axis navigation switch, eight slide switches, and a 16x2 character LCD

• ships with a 20W power supply and USB cable

2.2.2基于Genesys開發(fā)板的實(shí)現(xiàn)構(gòu)想

根據(jù)上面所述的預(yù)期實(shí)現(xiàn)功能與技術(shù)指標(biāo)，并結(jié)合Genesys開發(fā)板的資源，本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)構(gòu)想：

1. 使用XILINX公司的Microblaze作為整個(gè)系統(tǒng)的中央處理器；

2. 在Microblaze軟核處理器系統(tǒng)中進(jìn)行PeatLinux操作系統(tǒng)的移植；

3. 使用FTP協(xié)議進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的傳輸；

4. 通過有線以太網(wǎng)的通訊方式與FTP服務(wù)器進(jìn)行連接，并下載FTP服務(wù)器里的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行播放或存儲(chǔ)在本地的U盤上；

5. 使用帶有HDMI的LCD液晶顯示器作為顯示設(shè)備；

2.2.3 Genesys開發(fā)板上的資源利用情況

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，Genesys開發(fā)板上的硬件資源既能滿足本設(shè)計(jì)的硬件需求又能顯示出其優(yōu)越的性能。表格 1為本設(shè)計(jì)在Genesys開發(fā)板上的資源利用情況。

表格 1 本設(shè)計(jì)在Genesys開發(fā)板上的資源利用情況

第3章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)由以下部分構(gòu)成：MicroBalze處理器、中斷控制器XPS INTC、XPS Timer/Counter定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、XPS BRAM接口控制器、外部存儲(chǔ)器控制器XPS MCH EMC、多端口存儲(chǔ)器控制器 XPS MPMC，DMA控制器XPS DMA、外設(shè)控制器 XPS EPC、三態(tài)以太網(wǎng)MAC核 XPS LL TEMAC、XPS TFT控制器、串口控制器XPS UART 16650、通用IO控制器 XPS GPIO、XPS PS2等控制器組成。圖4為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

其中，MicroBalze處理器、中斷控制器XPS INTC、XPS Timer/Counter定時(shí)器/計(jì)數(shù)器構(gòu)成了移植Petalinux基本硬件平臺(tái)。多端口存儲(chǔ)器控制器 XPS MPMC連接外部的DDR2 SODIMM，外部存儲(chǔ)器控制器XPS MCH EMC連接外接的Flash。XPS EPC提供USB Host功能用來連接U盤。XPS LL TEMAC 核用來提供以太網(wǎng)接入。XPS TFT 控制器連接HDMI接口，驅(qū)動(dòng)LCD的顯示。XPS UART 16650 連接串口，作為移植PetaLinux的調(diào)試接口。XPS PS2 IPCore 連接PS2接口，在本設(shè)計(jì)中連接鼠標(biāo)，提供用戶操作接口。

圖 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3.1.2 系統(tǒng)所需的IP核簡(jiǎn)介

為了提高設(shè)計(jì)性能和縮短設(shè)計(jì)周期，本設(shè)計(jì)將會(huì)充分利用Xilinx公司所提供的多個(gè)IP核進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中將會(huì)使用到的IP核以及使用該IP核的理由如下所述：

1. 軟處理器 本設(shè)計(jì)使用的處理器IP核為MicroBlaze。MicroBlaze內(nèi)核是一款32位 RISC 哈佛架構(gòu)軟核處理器，具有豐富的、針對(duì)嵌入式應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的指令集。MicroBlaze 擁有超過 70 種配置選項(xiàng)，支持從超小型嵌入式微控制器到運(yùn)行 Linux 的高性能嵌入式計(jì)算機(jī)的各種配置。這種靈活性的核心在于兩種版本的 MicroBlaze：針對(duì)面積進(jìn)行了優(yōu)化的 MicroBlaze（帶有3級(jí)指令執(zhí)行流水線）和針對(duì)性能進(jìn)行了優(yōu)化的 MicroBlaze（帶有5級(jí)指令執(zhí)行流水線）。

2. 中斷控制器 設(shè)計(jì)中，選取了XPS Interrupt Controller IP Core該中斷控制器。該控制器具有如下特征：作為32bit的從設(shè)備連接到32、64或128位的PLB總線上；可配置的中斷輸入數(shù)目；觸發(fā)沿可設(shè)置為上升沿或下降沿。

3. 定時(shí)器 設(shè)計(jì)中需要使用定時(shí)器來為PetaLinux產(chǎn)生時(shí)鐘節(jié)拍，設(shè)計(jì)中選了XPS Timer/Counter，是用于連接PLB總線上的32位定時(shí)器。該IP同時(shí)具有如下特征：作為32bit的從設(shè)備連接到32、64或128位的PLB總線上；其PLB接口支持字節(jié)使能；可編程的定時(shí)器位寬；PWM輸出。

4. DDR2控制器 選用XPS MPMC IP Core作為本系統(tǒng)的DDR2內(nèi)存控制器。該控制器具有如下特點(diǎn)：支持SDMA；支持單速率內(nèi)存（SDR）和雙速率內(nèi)存（DDR/DDR2/DDR3/LPDDR）；支持錯(cuò)誤檢驗(yàn)、性能顯示和寄存器調(diào)試功能。

5. 片上Block RAM控制器 選用BRAM Interface Controller作為片上Block RAM的控制器。該控制器具有如下特點(diǎn)：支持32、64、128位的PLB接口；支持32、64、128位的內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)寬度；32bit的地址寬度。

6. FLASH控制器 選用XPS MCH EMC作為外部FLASH存儲(chǔ)控制器，該控制器具有如下特點(diǎn)：可作為32bit的從設(shè)備連接到32、64或128位的PLB總線上；支持多達(dá)4個(gè)的外部存儲(chǔ)塊；支持單beat傳輸和burst傳輸；支持同步/異步SRAMs和Nor Flash內(nèi)存芯片。

7. DMA控制器 選用XPS Central DMA Controller作為系統(tǒng)的DMA控制器，該控制器具有如下特點(diǎn)：可作為32bit的從設(shè)備連接到32、64或128位的PLB總線上；支持一個(gè)通道的源地址到目的地址的內(nèi)存直接讀取；提供可編程的源地址、目標(biāo)地址和傳輸長(zhǎng)度；參數(shù)化的本地FIFO深度和burst突發(fā)深度；支持不連續(xù)塊的會(huì)輸。

8. U盤控制器 選用XPS External Peripheral Controller作為U盤存儲(chǔ)的控制器，該控制器具有如下特點(diǎn)：可作為32bit的從設(shè)備連接到32、64或128位的PLB總線上；支持同步或異步的方式與外設(shè)通訊；可根據(jù)外設(shè)芯片來設(shè)定數(shù)據(jù)寬度；可配置的外部總線接口時(shí)序。

9. 以太網(wǎng)控制器 選取XPS LL TEMAC作為本設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)MAC控制器，該控制器具有如下特點(diǎn)：具有2K、4K、8K、16K、32K 字節(jié)的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)FIFO緩存；過濾錯(cuò)誤幀；支持多種PHY接口；全雙工操作；支持VLAN幀。

10. TFT顯示控制器 選取XPS TFT Controller作為L(zhǎng)CD控制器，該控制器具有如下特點(diǎn)：支持18bit VGA或24bit DVI；支持25MHz 時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)640*480分辨率、60Hz刷新率；支持PLB接口與TFT接口的兩個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘。

11. UART控制器 選取XPS 16650 UART作為本設(shè)計(jì)的串口控制器，該控制器具有以下特征：支持PLB V4.6接口；軟硬件上兼容全部16450和16550UARTs；滿足所有的串口接口協(xié)議。

12. 通過I/O控制器 設(shè)計(jì)中選用PLB General Pupose Input/Output來控制LED燈，該控制器可配置為單端或雙端GPIO通道；每個(gè)GPIO可動(dòng)態(tài)配置為輸入或輸出口；可生產(chǎn)中斷請(qǐng)示。

13. PS2控制器 本設(shè)計(jì)中使用XPS PS2 Controller作為鼠標(biāo)的控制器，該控制器的特征有：作為32bit的從設(shè)備連接到32、64或128位的PLB總線上；可配置成單端或雙端的PS2控制器；支持兩個(gè)PS2設(shè)備，分別由兩個(gè)8字節(jié)寬的寄存器控制。

3.1.3 移植PetaLinux的可行性分析

Genesy Virtex-5 FPGA Development Board開發(fā)板上面有256MB的DDR2 SODIMM、16Mbyte StrataFlash（一共32M字節(jié)）。這16Mbyte StrataFlash作為非易失存儲(chǔ)器來存放FPGA的配置文件，單個(gè)FPGA的配置文件大小不超過2MByte，剩余30M字節(jié)供用戶使用。PetaLinux一般規(guī)則下的最小配置為需要4MByte的DDR2，推薦使用16MByte的DDR2，至少8Mbyte的FLASH。因此，在Genesy Virtex-5 FPGA Development Board開發(fā)板上面嵌入MicroBlaze處理器核后，再進(jìn)行PetaLinux的移植是可行的。本設(shè)計(jì)采用的嵌入式操作系統(tǒng)為2.6內(nèi)核的PetaLinux。

3.2 嵌入式系統(tǒng)的選取

支持MicroBlaze 處理器的嵌入式操作系統(tǒng)很多，比如μC/ OS-II、BuleCat ME Linux、RTA MB、 hreadX、PetaLinux等。PetaLinux 操作系統(tǒng)是面向MicroBlaze 軟核處理器的全功能嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)。其發(fā)布采用了“all in one” 的整合方式， 將針對(duì) MicroBlaze 處理器定制的Linux2. 4/ 2. 6 內(nèi)核源碼、 U2boot 源碼、相關(guān)的開發(fā)工具以及開發(fā)板參考硬件平臺(tái)配置，集成在一個(gè)壓縮包內(nèi)發(fā)行，極大地方便了開發(fā)人員的使用。該操作系統(tǒng)主要具有以下幾大特點(diǎn)：

1. 針對(duì) FPGA 嵌入式開發(fā)的特點(diǎn)采用了板級(jí)支持包。

2. 自動(dòng)生成工具，可以根據(jù)用戶定義的嵌入式硬件平臺(tái)信息自動(dòng)生成板級(jí)支持包，簡(jiǎn)化了操作系統(tǒng)的移植。

3. PetaLinux 發(fā)布的源碼樹中包含了部分常用 IP 核的驅(qū)動(dòng)程序(如 GPIO、 EthernetLite、 UartLite 等) ，減少了用戶移植、 編寫驅(qū)動(dòng)程序的工作量。

4. 根據(jù)設(shè)計(jì)的不同需求，可以通過配置菜單將 PetaLinux 配置成without MMU support 和MMU support 兩種版本，即μClinux 和標(biāo)準(zhǔn)Linux。

5. PetaLinux包含了大量的腳本命令(如petalinux2cop2y2autoconfig、petalinux2new2platform、petalinux2new2app等) ，給用戶的使用提供了便捷條件。

本題目要求實(shí)現(xiàn)以FTP協(xié)議遠(yuǎn)程更新LCD，F(xiàn)TP是文件傳輸協(xié)議的縮寫，它是一種用于文件傳輸?shù)腎nternet標(biāo)準(zhǔn)。通常，我們可以認(rèn)為FTP是一種基于TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用程序，它工作在OS網(wǎng)絡(luò)模型的第七層，TCP協(xié)議的應(yīng)用層上。

完善的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)是Linux的一大特點(diǎn)。 Linux在通信和網(wǎng)絡(luò)功能方面優(yōu)于其他操作系統(tǒng)。其他操作系統(tǒng)不包含如此緊密地和內(nèi)核結(jié)合在一起的連接網(wǎng)絡(luò)的能力，也沒有內(nèi)置這些聯(lián)網(wǎng)特性的靈活性。而Linux為用戶提供了完善的、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。

支持Internet是其網(wǎng)絡(luò)功能之一。Linux免費(fèi)提供了大量支持Internet的軟件，Internet是在Unix領(lǐng)域中建立并繁榮起來的，在這方面使用Linux是相當(dāng)方便的，用戶能用Linux與世界上的其他人通過Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

文件傳輸是其網(wǎng)絡(luò)功能之二。用戶能通過一些Linux命令完成內(nèi)部信息或文件的傳輸。

遠(yuǎn)程訪問是其網(wǎng)絡(luò)功能之三。Linux不僅允許進(jìn)行文件和程序的傳輸，它還為系統(tǒng)管理員和技術(shù)人員提供了訪問其他系統(tǒng)的窗口。通過這種遠(yuǎn)程訪問的功能，一位技術(shù)人員能夠有效地為多個(gè)系統(tǒng)服務(wù)，即使那些系統(tǒng)位于相距很遠(yuǎn)的地方。

PetaLinux強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能可以很好的完成本題目網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊螅译S著PetaLinux的不斷發(fā)展，越來越多的Xilinx公司的IP Core驅(qū)動(dòng)程序（XPX LL TEMAC, XPS UART 16550,XPS GPIO,XPS DMA）加入了其內(nèi)核中，大大減小了開發(fā)的難度，加上linux是開源的，在網(wǎng)上有大量的資源可以獲取，從另一方面加速了設(shè)計(jì)開發(fā)的進(jìn)程。基于以上優(yōu)點(diǎn)，選擇了PetaLinux作為本次設(shè)計(jì)的嵌入式操作系統(tǒng)。

3.3 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

基于FPGA的LCD顯示的遠(yuǎn)程更新的軟件部分可分為FTP客戶端模塊、視屏播放器模塊和圖形人機(jī)交互模塊三部分，其軟件的組成結(jié)構(gòu)如圖 5所示，它們的作用分別是:

1. FTP客戶端模塊:實(shí)現(xiàn)FTP客戶端的基本功能并提供文件下載的接口函數(shù)供上層調(diào)用。

2. 視屏播放器模塊:實(shí)現(xiàn)視屏文件的播放控制。

3. 圖形人機(jī)交互模塊:提供整個(gè)系統(tǒng)的圖形化用戶管理接口。

圖 5 軟件組成

3.3.1 FTP客戶端的設(shè)計(jì)

FTP在TCP/IP協(xié)議層間的位置如圖 6所示：

圖 6 FTP在TCP/IP協(xié)議層間的位置

FTP與其他基于TCP協(xié)議的應(yīng)用程序不同，它在客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程之間使用了兩個(gè)TCP連接：一個(gè)是控制連接，客戶端與FTP服務(wù)器通過控制連接進(jìn)行溝通，連接FTP，發(fā)送FTP指令都是通過控制連接來完成的，它會(huì)一直持續(xù)到客戶進(jìn)程與服務(wù)器進(jìn)程之間的會(huì)話完成為止;另一個(gè)是數(shù)據(jù)連接，每當(dāng)有文件在客戶機(jī)與服務(wù)器之間傳輸時(shí)，就建立一個(gè)數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)請(qǐng)求完成后，F(xiàn)TP關(guān)閉該段數(shù)據(jù)連接。FTP采用這種方式將傳輸控制與數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ老嗷シ蛛x，最大限度地提高了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的吞吐量。

視屏錄像服務(wù)器中保存了視屏錄像，假設(shè)在視屏錄像服務(wù)器上也運(yùn)行了FTP服務(wù)器程序，當(dāng)用戶點(diǎn)播實(shí)時(shí)視頻時(shí)，本設(shè)計(jì)以匿名用戶登陸FTP服務(wù)器將視屏文件的部分先緩存到本地的DDR2 SODIMM中，然后同時(shí)進(jìn)行下載和播放。當(dāng)用戶選擇查詢視屏錄像時(shí)，首先將需要觀看的視屏下載到本地的U盤中，然后使用播放器進(jìn)行播放?？紤]到文件下載是一種非常耗時(shí)的操作，為了提高視屏文件的下載效率，視屏文件的下載操作需要在子線程中完成。

3.3.2 視屏播放器模塊的設(shè)計(jì)

視屏播放器模塊準(zhǔn)備在PeatLinux上面移植Mplayer播放器。MPlayer是Linux上的視屏播放器，它的功能十分強(qiáng)大，能夠播放眾多格式的文件，在X86 PC機(jī)上運(yùn)行很穩(wěn)定，也可以把它移植到非X86CPU上的嵌入式系統(tǒng)中來。相對(duì)其它播放器來說，其資源占用非常少，不需要任何系統(tǒng)解碼器就可以播放各種媒體格式，對(duì)于MPEG/XviD/DivX格式的文件支持尤其好。MPlayer能使用眾多本地的Xanim，RealPlayer和Win32 DLL編解碼器，播放大多數(shù)MPEG、VOB、AVI、OGG、VIVO、ASF/WMV、QT/MOV、FLI、RM、NuppelVideo、yuv4mpeg、FILM、RoQ文件。借助于MPlayer你能觀看VideoCD、SVCD、DVD、3ivx、RealMedia和DivX格式的電影。MPlayer的另一個(gè)大的特色是支持廣泛的輸出設(shè)備，它可以在X11、Xv、DGA、OpenGL、SVGAlib、fbdev、Aalib、DirectFB下工作，而且你也能使用GGI和SDL(由此使用它們支持的各種驅(qū)動(dòng)模式）和一些低級(jí)的硬件相關(guān)的驅(qū)動(dòng)模式。這個(gè)播放器能很穩(wěn)定地播放被破壞的MPEG文件，并且它能播放Windows media player都打不開的有損壞的AVI文件，甚至，沒有索引部分的AVI文件也可以播放。

Mplayer播放器采用了MEncoder解碼器。MEncoder采用的編解碼器包是libavcodec，這個(gè)編解碼器包可以在多種平臺(tái)上對(duì)Cinepak、DV、H.263、H.264/MPEG-4 AVC、HuffYUV、Indeo、MJPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 Part 2、RealVideo、Sorenson、Theora、WMV編碼格式的視頻流進(jìn)行解碼，它同時(shí)也是已知完成這些任務(wù)最快的解碼器。

Mplayer移植到嵌入式平臺(tái)時(shí)，編譯后的可執(zhí)行程序的大小在10~16MByte之間，由于Genesys開發(fā)板只有30MByte的Flash可以使用，所以不將Mplayer編譯后的可執(zhí)行文件放在文件系統(tǒng)中，而是將它存儲(chǔ)在U盤中，待運(yùn)行時(shí)再將它加載到開發(fā)板上執(zhí)行。

3.3.3 圖形人機(jī)交互模塊

本設(shè)計(jì)以鼠標(biāo)作為用戶輸入接口，采用帶有HDMI接口的LCD顯示器作為輸出設(shè)備，利用QT 2.2.0進(jìn)行圖形界面的設(shè)計(jì)。QT/E是跨平臺(tái)的C++圖形用戶界面（GUI）工具包，它是著名的QT開發(fā)商TrollTech發(fā)布的面向嵌入式系統(tǒng)的QT版本，Qt是目前KDE等項(xiàng)目使用的GUI支持庫，許多基于Qt的X Windows程序可以非常方便地移植到嵌入式Qt/Embedded版本上。自從Qt/Embedded發(fā)布以來，就有許多嵌入式Linux開發(fā)商利用Qt/Embedded進(jìn)行嵌入式GUI應(yīng)用開發(fā)。

Qt/Embedded是一個(gè)多平臺(tái)的C++圖形用戶界面開發(fā)工具包，它注重與能給用戶提供精美的圖形界面所需的所有元素，而且其開發(fā)過程是基于面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，而且Qt/embedded支持真正的組建編程。

整個(gè)設(shè)計(jì)的軟件工程流程圖，如圖 7所示：

圖 7 系統(tǒng)的軟件流程圖

3.4 調(diào)試環(huán)境的搭建說明

根據(jù)前面的設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)在調(diào)試時(shí)需要用到視頻錄像服務(wù)器。但由于實(shí)際條件的限制，故使用帶有千兆以太網(wǎng)口的高性能PC作為視頻服務(wù)器。