1、本 科 毕 业 设 计(论文)题 目:基于字符串的 IPC 网络协议的设计与实现学生姓名:学 号:专业班级:终极一班指导教师:2013 年 6 月 15 日中国石油大学(华东)本科毕业设计(论文)基于字符串的 IPC 网络协议的设计与实现摘 要IPC 即网络摄像头,嵌入式 IPC 是指把 CPU、音视频解压缩芯片、 I/O 等硬件设备、操作系统和应用程序集成在一起的 IPC。本协议是 IPC 和 IPC、IPC 和客户端之间、IPC 和中心服务器、以及 IPC 和手机等各种终端之间的接口协议,适用于 IPC 同支持其的各类客户端、控制设备,客户端一般通过网络连接 IPC,控制设备一般与 IPC
2、 串行方式通讯。本协议的代码部分采用 source insight 编辑器,采用 Linux 系统环境下的 ARM 平台交叉编译生成可执行文件以及可升级文件,将可执行文件挂载到 IPC 或者 BLOCK365 开发板上就可以运行可执行文件,也可以用升级工具将可升级文件升级到 IPC 或者 BLOCK365 开发板的芯片中。系统最终实现了视频编码,音频功能,网络功能,云台、镜头控制功能,缓存功能,报警输入输出,移动检测报警视频分析,视觉参数调节,编码参数调节,系统集成等一系列的功能。关键词:C/C+;ARM 平台; Linux 操作系统;应用层和传输层网络协议中国石油大学(华东)本科毕业设计(论
3、文)Design and implementation of network protocol based on the IPC stringAbstractIPC is a network camera,embedded IPC refers to the CPU,audio and video codec chip,IVO and other hardware devices,operating system and application integration with IPC.This protocol is IPC and IPC, between IPC and client,
4、IPC and center server, as well as IPC and mobile phone etc. various between terminal interface protocol, suitable for IPC to support all kinds of the client, the client control equipment, general IPC connection through the network, control equipment and IPC serial communication. The code portion of
5、this agreement by the source insight editor, the Linux system under the environment of ARM platform compiler generates executable file and update file, the executable file is mounted to the IPC or BLOCK365 development board will be able to run the executable file, can also upgrade file to upgrade to
6、 IPC or BLOCK365 development board of the chip with the upgrade tool.The system realizes video coding, audio function, network function, PTZ, lens control function, the cache function, input and output of alarm, video analysis of mobile detection alarm, visual parameter adjustment, coding parameter
7、adjustment, system integration and a series of functions.Keywords:C/C+;ARM platform;Linux operating system;the application layer and the transport layer protocols中国石油大学(华东)本科毕业设计(论文)目 录第 1 章 引言 .1第 2 章 IPC 的基本理论知识 .32.1 IPC 的产品介绍 .32.2 IPC 的主要功能 .42.3 IPC 的分类 .52.4 IPC 的专业术语 .5第 3 章 IPC 所用到的软件网络以及硬件
8、技术 .73.1 IPC 用到的软件技术 .73.1.1 用到的组件 .73.1.2 开发技术以及常用技术 .73.2 IPC 用到的网络协议 .93.2.1 IPC 网络协议的应用层协议 .93.2.2 IPC 网络协议的传输层协议 .103.3 IPC 所用到的硬件技术 .11第 4 章 IPC 的详细设计实现 .134.1 整个系统的详细设计 .134.2 登录登出保活流程 .134.2.1 普通登录 .134.2.2 主动注册登录 .144.2.3 登出 .144.2.4 保活 .144.3 监视控制流程 .144.3.1 普通监视控制 .144.3.2 主动注册监视控制 .154.4
9、 回放控制流程 .154.4.1 普通回放控制 .154.4.2 主动注册回放控制 .16中国石油大学(华东)本科毕业设计(论文)4.5 语音对讲流程 .164.5.1 普通语音对讲 .164.5.2 主动注册语音对讲 .164.6 云台控制流程 .16第 5 章 IPC 的系统功能测试 .185.1 视频回放过程中的声音卡顿 .185.2 属性修改问题 .195.3 视频显示不同步问题 .20第 6 章 总结 .23致 谢 .25参考文献 .26第 1 章 引言1第 1 章 引言随着国家科技水平的进步以及经济实力的提升,政府和人民对安全的要求越来越重视,安防这一行业正是在这样的背景下发展起来
10、的,我国的安防业从八十年代开始起步,目前已基本成型,且安防行业正经历着一个高速增长期,产品开始走向高清化、行业化、智能化应用,整个安防产业呈现出蓬勃发展的形式,主要表现在以下几个部分:1.需求量不断增加。目前不仅国内需求广泛,国外也正大量进口我国的安防类产品,比如国内的两大安防巨头,海康和浙江大华,他们早已经发展成一个规模庞大的企业,企业不仅拥有完善的管理制度,更有体系的培养人才的培训机构,在大量销售产品的同时他们还在全国各主要地区以及海外设置了办事处或者生产基地,以供售后服务。你可以在很多场合安装安防类产品(IPC,DVG,HVR) ,就是说它的应用相当广泛,目前已应用于物联网、智能交通、智
11、能家居、教育、视频会议、医疗等方面。2.技术创新推动产业升级。安防产业开始以产品发展到以系统竞争为主,企业也从以技术和产品为主转移到以客户服务为主。这是该行业新的发展方向、新的机遇以及新的挑战。大型体育活动比如奥运会以及银行等金融业,城市安全等高端应用中,安防产品正以其无可取代的作用影响着我们的生活学习以及工作,它不仅提高了生活质量,构建了和谐社会,还维护了社会的公共安全以及个人人身财产的安全。3.自由竞争度高。安防产业闪现着一种“百花齐放”的形式,目前还未形成陇断竞争,以后相当长的一段时间内也不会出现这种状况。虽然目前国内发展很好的两个企业控制着大量的市场,但是依然有小的安防类企业可以生存并
12、快速发展了起来,这在其他很多行业是不可能也是不可思议的。就比如我现在所在的公司,短短的四年时间已发展成一个拥有 600 多人的小中型企业,并且在华东,华南,华西以及华北都拥有自己的售后服务中心,在我短短的两个月的实习期间我就看到不少海外的顾客或者代理商到我们公司参观以及谈业务。由此可见,安防业的自由竞争度相当高,只要你有技术跟市场,你不必担心大的企业会形成陇断。安防产品种类奇多,包含了报警、门禁、可视对讲、巡更、监控、线缆、巡更等,产品线宽广,厂商不仅可以集中做某种产品,而不是整个一系列产品线,也可以做一个系列的产品,就是大家所熟知的一条龙生产线。第 1 章 引言24.管理资本力量加速企业发展
13、。安防产业正从之前的边缘性产品逐渐发展为国民生产中的支柱产业。近年来不断地有新的安防企业上市,资金的大量投入为这一行业的加速发展起着不可忽视的作用。一些安防企业要想在这个领域立足必须不断提升整体运营能力以及发展自身培养人才的能力,还要有资金周转以及引进投资的的能力,使企业能够在强大的资本推动下持续健康地发展。另外,市场也是不可忽视的,好的安防企业在全国各大地区都有办事处甚至是生产基地,有些还把市场伸到了国外。本课题主要是实现 IPC 和 IPC,IPC 和客户端,IPC 和中心服务器之间以及 IPC 与手机等终端之间的接口协议,简称 IPCIP(IP camera Interface Prot
14、ocol) 。本协议适用于IPC 同支持其的各类客户端、控制设备,客户端一般通过网络连接 IPC,连接方式是远程终端控制 telnet,通过 cmd 或者 XSHELL 打开 telnet 终端,连接上 IPC 的 IP 地址,然后输入用户密码进入 Linux 操作系统,进入指定目录下运行可执行文件使 IPC 工作,最终再通过 IE 端进行控制处理。适用于 IPC 同支持其的各类客户端、控制设备,客户端一般通过网络连接 IPC,控制设备一般与 IPC 串行方式通讯。系统最终可以实现视频编码,音频功能,网络功能,云台、镜头控制功能,缓存功能,报警输入输出,移动检测报警视频分析,视觉参数调节,编码
15、参数调节,系统集成等一系列的功能。但是由于器材的原因所以我在演示功能的时候有些可能无法展示出来,比如说移动监测报警视频分析,这一功能的实现需要申请报警输入输出设备线,而公司对这一层管理的很严格,所以不能轻易申请下来。再有就是云台、镜头控制功能,公司内部设备是无法连到外网上的,或者说公司限制了电脑以及设备的 MAC 地址连接外网,而这一功能必须要服务器端连接到云平台上,客户通过云平台登录方可实现这一功能。第 2 章 IPC 的基本理论知识3第 2 章 IPC 的基本理论知识 2.1 IPC 的产品介绍IPC1又叫网络摄像机或者 IP 摄像机,近几年得益于网络带宽,DSP 芯片技术的发展,ARM
16、平台的不断完善,以及算法技术存储技术的进步而得到大力发展。IPC 采用标准 H.264/MPEG4 视频压缩技术,压缩比高,码流控制稳定、准确。采用 Sony 专业 CCD 图像传感器,高色彩还原度。支持红外夜视功能,可视距离 10 到20 米。支持多码流,ACF (活动帧率控制) ,支持丰富的网络协议,包括TCP、UDP、NAT 等。支持 RS485 控制以及透明串口功能。支持报警 I/O 功能,各类事件可联动报警。支持 SD 卡存储图像功能,可热插拔。支持 POE/12VDC 功能,支持JPEG 抓图等功能。从实现的功能来讲,IPC 相当于“模拟摄像机+视频编码器(DVS ) ”构成的联合
17、体,但从设备构成角度讲,IPC 与“模拟摄像机+DVS”的联合体是有本质区别的,IPC 从视频采集、编码压缩到网络传输,所有环节都可以实现全数字化,而“模拟摄像机+DVS”联合体需要经过多次模/数转换过程,即 IPC 才是真正的纯数字化设备,这是二者的本质区别,也因此导致“ 模拟摄像机 +DVS”的联合体的图像技术指标无法与 IPC 相比。IPC 本身可以看作是镜头、摄像机、视频采集卡、计算机、操作系统、软件、网卡等多元素的集合体。注意:IPC 与我们常见的电脑摄像头不同,电脑摄像头即 Web Camera,如身边常见的聊天摄像头,其实质是一种视频采集设备,本身不具备视频编码压缩及传输功能,通
18、常通过 USB 接口连接到电脑,由电脑实现视频编码及传输功能,而 IPC 是完全独立的设备,不依赖 PC,自带处理器、操作系统及缓存,需要配置 IP 地址,可以独立完成视频采集、编码压缩及网络传输功能。IPC 可以安装在局域网,也可以安装在互联网环境中,用户可以使用 IE 等浏览器在网络任何位置对 IPC 进行显示及控制,这种相对独立的工作模式使得 IPC 既适合大规模视频监控系统应用,也可以独立分散地应用在如商店、学校、家庭等分布式、需要远程视频监控的环境中。举例:“青岛、纽约 ”。想象这样一个场景:当你在美国出差时,打开电脑浏览器或 PDA 手机,输入 IP 地址或域名及密码,这时屏幕中出
19、现了地球另一端“ 青岛”你们家第 2 章 IPC 的基本理论知识3的第 2 章 IPC 的基本理论知识4画面,卧室、客厅各个房间都可进行实时视频浏览,你可以看看你们家的花花草草、看看你们家的阿猫阿狗。你会因此而多一份安心,少一份牵挂。而这仅仅需要在家中安装几个 IPC,然后与网络连接即可,非常简单。如今,网络视频监控已经走出了传统“安防电视监控 ”的下一领域。2.2 IPC 的主要功能要详细介绍 IPC 的产品功能就得首先介绍一下 DVR2的产品功能,DVR 和 IPC 基本原理是一样的,所用的网络协议也一样,不同的是 DVR 多了一个录像功能,我们来看 DVR 的含义,DVR 全称 DIGI
20、TAL VIDEO RECORDER,数字视频录像机,就是说它本身自带录像功能,还有就是他带有多个摄像头,目前最多可支持 16 路。DVR 的功能支持本地监控,录像存储,侦测报警,外部报警,录像回放,远程监控等。最主要的功能就是录像存储,录像回放,报警。录像存储包括配置录像,手动录像。侦测报警包括移动侦测,视频遮挡,视频丢失。录像回放包括同步回放,异步回放;优先解码,平分解码,全速解码。IPC 与 DVR 一样支持上面这些功能,另外两者还支持一系列的网络服务功能。比如 PPPOE 拨号连接、 NTP 服务、3G、WIFI 、ARSP 、EMAIL 、手机监控、DDNS 等。在两者的录像存储中(
21、IPC 的存储录像功能需要插上存储卡)你可以对录像视频中的图像进行抓图,而抓图又可分为手动抓图,配置抓图。云台和键盘的控制:配置相应的波特率,协议,地址位,然后接线正确就可以控制球机或者键盘。编码与解码:不同设备的编解码能力是不一样的例如 5008A-S 的编码能力最大是支持实时帧率 25 帧的 2D1+6CIF;解码能力就是 2D1 全实时解码。5016H-E 支持 16D1 的全实时编码,支持 8D1 的全实时解码。到这里我想可以在 IPC 和 DVR 的基础上拓展 HVR 了。HVR 是在 DVR 的基础上开发的一款 DVR 与 NVR 之间过渡的产品,既可以做DVR 使用 ,也可以做 NVR 使用,也可以同时做 DVR 和 NVR。HVR 的出现是为了满足市场对高分辨率图像的需求,目前 DVR 最大的录像分辨率是 960H 的,普通 DVR 只能做到 D1 编码,根据市场上现有的存储高分辨率图像的产品,主要有 3 个:NVR,960HDVR,SDI 接口录像机,HVR 的使用一般是与 IPC 一起搭配使用。一般的使用都是在局域网上使用。在公网上实现的主要是,远程监控(辅码流) ,远程配置,录像下载,语音对讲等功能。