嵌入式视频监控组件的设计与实现

    引言

    随着数字视频压缩技术的日益成熟，嵌入式视频监控成为当今监控技术的主流，但由于系统功能不断增加、编程环境不断改变以及前期需求分析和设计不完善，导致系统升级和维护的难度不断增大[1]，每一处小小的改动都可能造成整个系统的重新编译、链接和调试，耗费大量的人力、物力和时间。因此需要进行组件化设计，而为了简化组件的开发过程，需要有一组标准的方法来建立、管理和维护组件。针对当前网络视频应用程序的开发过程中，遇到的软件的可重用性不强、IP网络传输的不稳定性及网络带宽的多样性等问题，最好的解决问题的办法是把应用程序构建在组件基础上。

    现在通用的组件模型（主要有COM/DCOM、CORBA、JavaBeans等）在运行时需要大量底层基础的支持，主要运行于非嵌入式平台[2]。而目前国外流行的嵌入式组件模型主要有比利时IWT协会赞助的CCOM模型，飞利浦公司用于消费电子的Koala组件模型和国内处于起步阶段的科银京成公司的

    Delta SySTem平台，这些模型都是不公开的限于公司内部使用的技术，并需要相应的CASE工具支持[3]。

　　针对以上分析，本文进行了监控组件化的设计，选用ABB公司的用于现场设备的组件模型PECOS作为组件化标准，对整个系统进行开发。

1.PECOS技术简介

　　PECOS组件模型中的元素包括组件、接口和连接器。组件有3种：具有自己的控制线程的活动组件；不具有自己的控制线程，由活动组件调度的被动组件[4]；其功能由一个事件触发的事件组件。这3种组件能够组合使用。接口表明组件提供给其他组件或需要其他组件的数据。包括要传递的数据的类型（如浮点）、方向（in、out、in/out）和范围。连接器负责连接兼容的类型、方向和范围的接口。

1.1 PECOS构件行为

　　一个应用可以通过CoCo和目标语言类来综合描述，被连接的对象称为RTE运行时刻环境。RTE是PECOS提供的标准库。RTE的优点是应用无关性，PECOS的构件也是平台无关性的，可以在不同的项目*享。一个具体的应用可以分为以下四层：RTOS、RTE、 Generated Classes 、User classes。

1.2 PECOS组件模型的特点

　　用户语言无关性 采用接口定义语言（IDL）和组件定义语言（CDL）描述接口和组件，使模型和具体实现分离，理论上可以映射到多种语言C、C++、Java等。

　　可移植性 嵌入式系统硬件环境多样，所以组件模型的可移植性非常重要，在本模型中通过封装底层接口获得很好的移植性。

　　组件的易维护性 通过接口继承和可选接口实现组件的易维护性。

　　同其它组件编程技术相比,PECOS具有很好地跨平台性能且与编程语言无关,其较好的开放性、扩展性和实时性. 所以,我们选择以CORBA 作为组件化标准,对整个系统进行组件化编程。

2．嵌入式监控系统主要功能组件

　　基于嵌入式Web的远程监控系统主要由3部分组成：现场数据采集设备，嵌入式Web服务器和远端监控主机[5]。现场数据采集设备负责现场数据采集并以某种协议标准传递数据；嵌入式Web服务器负责对现场数据的收集和发布，监控主机则通过以太网实时地得到数据，从而实现远程监控的目标。

　　对整个系统而言，按照功能上的要求，本着全局性扩展性、重用性、先进性和可靠性的原则，把系统设计分为Web Server组件，CGI组件，串行通信组件，数据存储组件、报警组件等几个组件模块。按服务划分接口，按功能封装在组件内部，力求系统组件清晰、简洁、便于维护。这些组件之间的关系如图1所示： 




图1 嵌入式监控系统主要功能组件

　　Web Server组件是指实现了TCP/IP协议的基本内容（如HTTP协议）、能够响应和处理用户请求、实现对立通信的程序模块，通过对TCP/IP相关协议的实现，Web服务器具有与浏览器交互的能力，能够处理客户端用户请求、传递网络消息并向浏览器返回结果，同时能够与其他应用程序协同工作。由于Boa是一个单任务的小型HTTP服务器，其源代码开放，稳定性好，实时性强，因此本系统中选用Boa作为WebServer。

　　CGI组件是指按照CGI标准设计的具有独立功能的程序模块，是嵌入式web服务器与外部扩展应用程序交互的一种标准接口。通过它把现场设备的数据实

　　时地传递给嵌入式web服务器我。从而实现远端客户与现场设备之间的动态数据交互。

　　数据存储组件是指能够对现场采集数据进行保存，并为其它功能组件提供读写方法的功能模块。报警组件是指能提供报警功能的程序模块。

　　在这些组件中，WebServer组件和CGI程序组件分别与串行通信组件、数据存储组件和报警组件相结合完成对数据的采集、存储、显示、报警等功能。

3．串行通信组件实例

　　下面以串口通信组件模块为例，说明如何用PECOS实现其功能。

　　串行通信组件是指完成串行通信功能的独立程序模块，这个模块主要包括云台摄像机等硬件设备。摄像机控制主要包括控制其焦距、透镜凹凸、光圈；云台控制主要包括控制其自动旋转和方向，由其完成现场设备即云台摄像机到CGI组件的数据传送[6]，它与CGI程序组件相互配合，共同完成对嵌入式 web服务器的数据更新。

　　下面是串口通信组件模块的接口定义语言IDL定义，这里省略了常量、数据定义，只提供整个模块的总统框架。