深入研究嵌入式web服務器視頻監控的應用

1.引言

后PC機時代的到來引發了信息產品的產生，而Internet與信息產品的結合是當今發展的一個趨勢，嵌入式Internet技術的產生正好迎合了這個趨勢。據分析，嵌入式Internet系統在Internet電話、游戲裝置和手持式通信裝置的推動下將會有突飛猛進的發展。由于Internet技術的滲透，嵌入式系統正變得越來越智能化并具有越來越多的網絡友好特性；又由于Web技術的飛速發展，給嵌入式系統帶入Internet提供了絕佳的途徑。

嵌入式web技術是視頻監控系統設計應用最廣泛的技術之一。本文根據監控系統對敖據吞吐量和安全可靠性等各方面的實際要求，結合相關研究的新進展，深入討論了web服務器在監控系統設計中的應用技巧，并詳細做了實現上的闡述。對所有基于嵌入式web技術的監控系統的設計具有非常實際的指導作用。

把圖像采集、視頻壓縮和WEB功能集中到一個體積很小的設備內，可以直接連入局域網和Internet，達到即插即用，省掉多種復雜的電纜，安裝方便，用戶也無須安裝任何硬件設備即可觀看，這使得由嵌入式網絡視頻監控服務器組成的監控網絡組網和擴展都極為靈活方便。

2.WEB服務器所在系統工作原理

如圖1所示，系統有兩種網絡接入方式：通過PPPOE自動撥號，動態獲取IP聯入Internet；自定義靜態IP連入局域網。

之后，系統的整個工作流程包括兩條主線：

1.通過HTTP/TCP/IP方式，解析來自監控端的網頁請求，包括：攝像機控制（云臺上下左右、鏡頭光圈、縮放等等），數據庫讀寫（視頻參數如分辨率、亮色度、碼流，畫質），視頻調度與傳輸（多個用戶之間視頻數據的發送停止及其相互協調，系統參數也放在這里）。

2.通過RTP/UDP/IP方式，為監控端提供所需的實時視頻信息。RTP/UDP/IP的方式兼顧了視頻傳輸的實時性與QoS保證。

3.WEB服務器的選擇

根據工作原理的描述，WEB服務器處于整個系統核心的位置，需要解決的幾個難點包括：

1.安全性。只有授權登陸用戶才能進行系統配置（網絡參數、視頻特性等等）。普通用戶只能簡單監控。

2.流量控制。視頻數據連續且大量，服務器應該具備一定的協調各路監控數據的能力。

3.實時性。對于監控端的web請求指令響應速度，特別是在高負荷的情況下。

4.性能。在多路監控請求同時存在的情況下，系統的響應速度。

5.支持串口命令。云臺控制指令需要串口支持。

6.數據庫交互。包括用戶數據庫，系統配置參數等等，都需要實現脫機保存。

綜上所述，Thttpd在安全性、性能、流量控制等方面有效的滿足系統需要，當然，實時性也得到很好的保證。下面，結合源碼，首先實現Thttpd的基本功能，然后將視頻數據轉發、安全性、支持串口命令、數據庫交互的實現完善起來。

4.Thttpd基本功能的實現

首先，確保在編譯uCLinux內核的makemenuconfig這一步，選中busybox中的Thttpd。

然后，根據需要，修改源碼/user/thttpd下的config.h：

#defineDEFAULT_PORT80

//服務器監聽端口

#defineDEFAULT_DIR/home/httpd

//設定服務器根目錄

#defineINDEX_NAMEindex.html

//設定訪問服務器時的默認主頁

#defineAUTH_FILEpasswd

//授權用戶數據庫文件

#defineCGI_PATTERN/cgi-bin/*.cgi

//CGI的文件名格式

#defineCGI_PATH/home/httpd/cgi-bin

//CGI的所在目錄

接下來，建立服務器根目錄和文件目錄：

由于uCLinux的根文件系統為ROMFS,只讀，因此要在生成文件系統映像之前建立好其中的目錄和文件。首先是Web服務器根目錄，再是根目錄下的子目錄：文件根目錄和CGI程序目錄。修改/vendor/Samsung/4510B/makefile文件，在ROMFS_DIRS列出的目錄中增加home/httpd（服務器根目錄和文件根目錄），home/httpd/cgi-bin（CGI程序目錄）。

最后，將監控系統相關的網頁和CGI程序分別放在/vendor/Generic/httpd和/vendor/Generic/httpd/cgi-bin中，就可以隨內核編譯過程時自動復制到image的相關目錄下。在/vendor/Samsung/4510B/rc中添加thttpd實現上電自動執行。

5.HTTP基本驗證（RFC2617）的實現

首先必須生成存放用戶及其密碼的數據庫文件：

由于Thttpd在http驗證的實現上基于b64_decode_table解密，因此需要提供相對應b64加密而成的數據庫文件。然后，編譯/user/htpasswd.c，切換到相應目錄下，

執行。/htpasswd-cpasswdroot

Addingpasswordforroot.

Newpassword:

Re-typenewpassword:

其中，-c表示創建一個名字為passwd的新的用戶數據加密文件，同時第一個用戶名為root。

之后，將passwd文件復制到/vendor/Generic/httpd下面，并且注意在thttpd/config.h中define的AUTH_FILE與passwd同名。至此，thttpd的http驗證功能就順利添加完成。

6.視頻調度與傳輸

在本系統中，模擬視頻數據經過AD，采樣等預處理進入支持MPEG4編碼的ASIC芯片壓縮后，打包發送的任務由Thttpd完成。

在多個監控端請求同時存在的情況下，指令響應本身Thttpd已經完成，所以我們只需要實現數據傳輸。

在main函數里Mainloop開始之前依次執行get_device，driver_init，device_init和alloc_resource，interrupt_enable，device_start，視頻流的編碼壓縮就開始了。添加定時器響應函數，（void）tmr_create（（structtimeval*）0,transfer_bitstream,（ClientData）mpeg4_fd,0,1）；

其中mpeg4_fd,是編碼芯片的設備描述符，transfer_bitstream為響應函數（內容略）。

然后，根據Thttpd連接請求的變化，在handle_read與handle_send中添加簡單相應連接有效性判斷的代碼即可完成數據調度與傳輸的功能。

7.串口命令支持

云臺控制指令的發送需要RS485的支持。