基于嵌入式Linux的3G無線視頻終端的設計與實現

2．3 網絡轉發模塊設計
在完成對采集圖像的壓縮或者接收完視頻服務器后，需要將數據通過3G網進行轉發，完成網絡數據轉發通常采取的辦法是利用Linux提供的socket API進行，socket給用戶提供了統一的編程接口，網絡傳輸協議通常有TCP和UDP兩種，對于TCP每次要通過3次握手建立連接，在等待亂序及重傳丟失數據時會產生較大延時，而UDP又缺乏流量控制，所以都不太適用于實時數據傳輸，在這種情況下運行于UDP之上的RTP則具有很大的優勢，目前對于有實時要求的數據傳輸RTP是最好的協議，故在本系統中使用了RTP協議作為數據傳輸協議，流程如圖7所示。

2．4 3G模塊驅動設計及聯網
3G模塊與ARM是通過USB相連的。無線終端到3G網絡的連接是通過PPP協議實現的，PPP協議是一種點對點串行通信協議，為在點對點連接上傳輸多協議數據包提供了一個標準方法。由于目前嵌入式市場上的3G模塊基本上都是提供Windows CE操作系統下的驅動程序，但對于嵌入式Linux下面的目前還沒有驅動支持，所以為本系統開發了3G模塊的驅動程序。要完成3G模塊的撥號上網功能，需要3個層面的支持：1)是內核層面；2)驅動層面；3)應用程序層面的支持。內核層面主要是通過對內核的重新配置來完成，由于3G模塊與ARM通過USB線連接，而上層的PPP通信采用的是串行協議，所以要在內核中加入USB轉串口的支持，通過makemenuconfig命令進入內核配置界面，依次選擇Device Drivers->USB support->USB Serial Converter Support選擇USB Generic Serial Driver按兩次空格鍵使項目前加[*]將其編譯入內核，其中加*為編譯成內核模塊，加M為編譯為模塊。由于采用的是PPP協議，故要在內核中加入PPP的支持。進入內核配置界面以后，依次選擇DeviceDrivers->Network device support->PPP(point-to-point)protocol support選中，將PPP編譯入內核，同時選擇PPP展開項，將其全部編譯入內核，保存退出。對于驅動層面，3G模塊的驅動開發主要是通過修改兩個文件generic．c以及usb-serial.c，其中generic．c為USB通用程序，usb-serial．c為USB轉串口程序。通過在其中加入一些網絡層的hook函數來達到對上層協議的支持。將修改過后的文件復制到／linux2．6．29／drivers／usb／serial，重新編譯內核，生成zImage鏡像，然后下載到板子上。完成3G模塊驅動的設計以及內核對PPP協議的支持，對于撥號上網應用程序的支持，主要是通過PPP提供的兩個工具pppd和chat來實現的，其中PPP提供了一種點對串行線路上傳輸數據流的方法，chat主要用于撥號并等待提示。可從網上下載PPP源碼，在本系統中采用的版本為PPP-2．4．0，下載后要解壓并且根據目標板的類型來進行交叉編譯得到撥號程序。

3 結束語
本文在一塊ARM開發板上實現了多種功能，包括無線數據視頻終端，通過外接視頻服務器實現了現有視頻服務器的3G功能擴展，通過采用了Netfilter與socket結合的方法，將數據包獲取功能從用戶態載入Linux內核態，避免了數據的內存拷貝，提高了處理效率，同時引入內核緩沖機制。解決了3G撥號延時而造成的視頻服務器丟包問題，配合Netfilter用戶工具iptables的使用，可以在本系統上實現NAT，包過濾防火墻等功能。方便對流經系統數據包的管理。
針對目前市場上的3G模塊大多只提供Windows CE下驅動這一問題，開發了3G模塊驅動，使得現有3G模塊可使用與嵌入式Linux系統下，用戶可直接在此基礎上通過socket進行編程，而無需考慮底層的硬件通信問題。在軟件設計上充分發揮開源軟件的優勢，采用Xvideore進行視頻編碼，以及PPP源碼編譯撥號軟件等，縮短了系統開發周期，系統在軟件的整體設計上提出了一套相對通用的軟件架構，可方便實現功能的擴展及升級。