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一种嵌入式可视IP电话终端的设计与实现

作　者: 严健
导　师: 王宜怀
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 可视IP电话 i.mx27 中间件 多通道编解码
分类号: TN949.28
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 164次
引　用: 3次
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内容摘要


现代通信技术的高速发展使得人们对通信服务提出了更高的要求,可视电话应运而生。早期的可视电话基于公共电话交换网,但由于传输速率不能满足高性能视频通信的要求,已经逐步退出了历史舞台。随着音视频编解码标准、网络实时传输协议和信令协议的出现与完善以及IP技术的不断发展,基于IP的可视电话有了统一的技术标准,逐渐发展为可视电话市场的主流。本文首先概述了可视IP电话技术的发展历史并通过对当前市场上同类产品发展现状的分析,指出了这些产品具有硬件设计复杂、图像分辨率低、占用带宽过大和价格过高等特点,阐明了设计和实现一款高性能和低成本的嵌入式可视IP电话终端的意义,提出了以Freescale多媒体处理器i.mx27作为主控芯片的单芯片设计方案并研究了该方案的软硬件实现方法,最后初步完成了可视IP电话在局域网内部视频通信。单芯片设计方案无需外接音视频编解码DSP处理器,提高了该系统的集成度和稳定性、降低了功耗且减少了硬件成本;在软件设计方面,充分使用了“自顶向下,逐步细化”的分层设计方法,将软件分解为应用层、中间件和底层,这使其具有了很强的可移植性和扩展性,可以被复用到同类产品的开发和基于本产品的二次开发中;在软件实现上,通过将Linux内核移植到底层软件中并借助它的信号量机制有效地解决了可视IP电话终端中多通道视频编解码的技术难点,满足了它同时编码和解码的需求,而且Linux的多线程机制也为电话终端中音视频相关的多个任务的并发执行搭建了平台。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 课题背景  11-13
    1.1.1 嵌入式可视 IP 电话终端简介  11-12
    1.1.2 可视 IP 电话的发展历史  12-13
  1.2 应用现状及课题意义  13-14
    1.2.1 应用现状  13-14
    1.2.2 课题意义  14
  1.3 本文工作和结构  14-17
    1.3.1 本文工作  14-16
    1.3.2 本文结构  16-17
第二章 总体设计方案及相关技术概要  17-29
  2.1 嵌入式可视 IP 电话终端的体系结构  17
  2.2 关键技术  17-20
    2.2.1 编解码技术  17-19
    2.2.2 实时传输协议RTP  19-20
    2.2.3 信令协议  20
  2.3 构建嵌入式 Linux 系统  20-26
    2.3.1 嵌入式 Linux 的软件结构  21
    2.3.2 嵌入式 Linux 的软件开发模式  21-22
    2.3.3 构建嵌入式 Linux 系统的步骤  22-26
  2.4 总体设计方案  26-27
    2.4.1 硬件设计方案  26-27
    2.4.2 软件设计方案  27
  2.5 本章小结  27-29
第三章 可视 IP 电话终端的硬件设计  29-52
  3.1 芯片选型  29-30
    3.1.1 主控芯片的选型  29-30
    3.1.2 外围芯片与外部设备的选型  30
  3.2 硬件总体设计  30-32
    3.2.1 i.mx27简介  30-31
    3.2.2 硬件系统总体结构图  31-32
  3.3 硬件详细设计  32-46
    3.3.1 i.mx27最小系统电路  32-40
    3.3.2 视频采集电路  40-41
    3.3.3 LCD 接口电路  41-42
    3.3.4 语音采集和播放电路  42-44
    3.3.5 以太网接口电路  44-45
    3.3.6 UART 接口电路  45-46
  3.4 硬件测试及设计体会  46-50
    3.4.1 硬件模块测试  46-49
    3.4.2 硬件设计体会  49-50
  3.5 本章小结  50-52
第四章 可视 IP 电话终端的软件设计  52-69
  4.1 软件总体设计  52
  4.2 视频采集和显示模块  52-57
    4.2.1 V4L2架构  52-53
    4.2.2 V4L2的编程接口  53-54
    4.2.3 视频采集和显示模块的实现  54-57
  4.3 视频编解码模块  57-60
    4.3.1 基于 VPU 的多通道编解码  57-58
    4.3.2 软件架构  58-60
  4.4 语音采集和播放模块  60-62
    4.4.1 PMIC 硬件驱动  60
    4.4.2 ALSA 编程接口  60-61
    4.4.3 语音采集和播放模块的实现  61-62
  4.5 网络实时传输模块  62-64
    4.5.1 UDP 套接字接口  62-63
    4.5.2 RTP 的实现  63-64
  4.6 基于多线程的主程序设计  64-67
    4.6.1 Linux 多线程编程  65
    4.6.2 子线程的实现  65-66
    4.6.3 主函数设计  66-67
  4.7 软件设计体会  67-68
  4.8 本章小结  68-69
第五章 可视 IP 电话终端的初步实现  69-74
  5.1 可视 IP 电话终端的硬件组成  69-70
  5.2 可视 IP 电话终端的软件组成及其执行  70-71
  5.3 实验环境的搭建  71
  5.4 软件测试  71-73
    5.4.1 音频通信测试  71-72
    5.4.2 视频通信测试  72
    5.4.3 总体测试  72-73
  5.5 本章小结  73-74
第六章 总结与展望  74-76
  6.1 全文总结  74-75
  6.2 课题展望  75-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间公开发表的论文及参与的鉴定项目  79-80
附录 A i.mx27引脚图  80-86
  A.1 i.mx27引脚图1  80-81
  A.2 i.mx27引脚图2  81-82
  A.3 i.mx27引脚图3  82-83
  A.4 i.mx27引脚图4  83-84
  A.5 i.mx27引脚图5  84-85
  A.6 i.mx27引脚图6  85-86
致谢  86-87
中文详细摘要  87-89

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 电视 > 电视：按功能、用途分 > 电视电话（可视电话）
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