基于OMAP3530的SIP视频监控客户端设计与实现

2012，48（20）1引言数字视频监控系统正在逐渐取代模拟监控系统，支配着视频监控市场的发展。

这一技术目前被广泛地应用于社会生产活动生活的各个环节中，对保障生产生活秩序起着重要的作用，具有较高的实用价值和广阔的发展前景[1-2]。

然而一个视频监控系统网络内部往往还部署着其他多种多媒体系统，需要一种灵活的会话控制机制以促进多媒体系统的兼容性和可扩展性，SIP （Session Initiation Protocol ）正是能够满足这种需要的一种信令控制协议[3-7]。

IETF （Internet Engineering Task Force ）提出SIP 是一种应用层信令协议，用于控制多媒体会话的建立、修改和终止，虽然它是Internet 多媒体通信和控制协议体系的一部分，但其操作以及相应的功能独立于其他协基于OMAP3530的SIP 视频监控客户端设计与实现吕士钦1，朱晓军2，张刚1LV Shiqin 1,ZHU Xiaojun 2,ZHANG Gang 11.太原理工大学信息工程学院，太原0300242.太原理工大学计算机学院，太原0300241.College of Information Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China2.College of Computer Science,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,ChinaLV Shiqin,ZHU Xiaojun,ZHANG Gang.SIP video monitoring client design and implementation based on puter Engineering and Applications,2012,48（20）：81-86.Abstract ：In the embedded Linux environment,it outlines the design and implementation of video monitoring cli-ent software which is controlled by the SIP signaling.It uses the OMAP3530chip as the core hardware platform,us-es H.264as the video coding standard,and the session initiation protocol is used to control the whole system.Sys-tem features include SIP registration and exit,SIP call and hang up,audio and video data flow control,play and stor-age functions.The design makes full use of the H.264standard in data compression algorithm,network-friendly and other areas,and uses the OMAP3530dual-core architecture features,ARM core complete system management and control,and DSP decoding.Experimental results show that the establishments of a monitoring client through this method have high-performance,low power,and strong real-time,stable operation characteristics.Key words ：Davinci technology;embedded multi-core system;session initiation protocol;H.264摘要：在嵌入式Linux 环境下设计实现一个由SIP 信令控制的视频监控客户端。

该系统以OMAP3530芯片为硬件平台核心，采用H.264作为视频编码标准，并将会话初始协议用于整个系统的信令控制。

系统功能包括SIP 注册与退出、SIP 呼叫与挂断、音视频数据流控制、播放和存储等功能。

该设计充分利用了H.264算法标准在数据压缩率和网络友好性等方面的优势，并利用了OMAP3530双核架构的特性，由ARM 核完成系统的管理和控制，DSP 进行解码。

实验结果证明，该方法建立的监控客户端具有高性能、低功耗、实时性强、运行稳定的特点。

关键词：达芬奇技术；嵌入式多核系统；会话初始协议；H.264文章编号：1002-8331（2012）20-0081-06文献标识码：A 中图分类号：TP 368.2基金项目：国家自然科学基金（No.6772101）。

作者简介：吕士钦（1979—），男，博士研究生，讲师，主要研究领域为嵌入式系统、非参数统计；朱晓军（1977—），男，博士研究生，讲师，主要研究领域为多媒体技术；张刚（1953—），通讯作者，男，博士，教授，博士生导师，主要研究领域为语音编码、数字信号处理、嵌入式系统等。

E-mail ：lvshiqin@收稿日期：2011-05-06修回日期：2012-01-17DOI ：10.3778/j.issn.1002-8331.2012.20.017Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用81Computer Engineering and Applications计算机工程与应用2012，48（20）议。

SIP协议所具有的众多优良特性，已使其成为下一代网络融合通信的重要标准。

基于SIP协议所设计的视频监控系统，具有高度的可扩展性和兼容性，不仅可以支持多种流媒体文件，方便地与其他多媒体平台进行集成。

还可以有效降低网络负载，结合嵌入式平台所建立的监控客户端将具有更高性能和更低的功耗。

同时，OMAP3530[8-11]也为组成更小型化、智能化的视频监控客户端提供了可靠的硬件基础。

OMAP3530是TI（Texas Instruments）公司推出的新一代高性能ARM器件，采用先进的CortexA-8结构，其主频可达1GHz以上，不仅具有TI最新的DSP64x+内核作为强劲的辅助图像处理，优化的硬件2D/3D加速器，还在同一个封装下提供了许多通用型硬件接口。

OMAP器件的低功耗特性使得它在便携式、手持式设备方面具有明显的优势。

本文在OMAP3530芯片强大的硬件平台和软件框架的基础上构建了基于SIP协议的嵌入式多核架构视频监控客户端。

2信令控制协议视频监控系统的构建高度依赖于通信机制，目前Internet上基于V oIP的信令控制协议体系主要有H.323协议和SIP协议。

这两个协议对V oIP都提出了完整的解决方案，它们对呼叫的连接都有建立、管理和撤销的能力，都具有网络管理功能，使端点用户具有建立和交互QoS的能力。

H.323是1997年ITU-T第16工作组的建议，H.323由一组协议构成，其中有负责音频与视频信号的编码、解码和包装，有负责呼叫信令收发和控制的信令，还有负责能力交换的信令。

在以指挥、调度通信为主的行业网络，H.323获得了广泛的应用。

然而，H.323采用分层、主从、集中式的控制结构，只能够支持ITU-T标准化的编码，整个体系庞大复杂且不够灵活，扩展性较差，而视频监控系统往往都建立在以省钱、灵活通信为主的企业网络上，所以亟需建立一套行之有效且灵活高效的信令控制协议以保证基于企业网络的多媒体通讯。

IETF所提出的SIP协议能较好地满足这一需要。

SIP协议是一个基于文本的应用层控制协议，独立于底层协议，用于建立、修改和终止双方或多方多媒体会话，目的用于信令控制，而与具体业务和提供的服务内容无关。

使用SIP协议实现视频监控具有以下优势：（1）互通性。

基于SIP协议实现的监控系统使可视电话、智能手机、3G移动终端等便携设备可以很方便地实现监控业务。

（2）良好的扩展性。

SIP采用和HTTP相类似的方法和头域来组成SIP消息，由于其对头域的结构以及头域出现在消息中的顺序没有限制使得SIP消息可以携带任何格式的消息体。

这些特性让SIP协议具有良好的可扩展性，使得人们可以通过定义新的方法和消息头域来丰富SIP自身的呼叫控制，可以通过携带不同的消息体完成不同的数据业务。

（3）端到端的通信。

SIP是实现端到端业务的协议，主要的业务实现在用户代理实体中完成，从而能通过在UA代理终端实现丰富多彩的业务模式。

（4）NAT穿越能力。

监控系统要求能够提供服务接入的简易性、系统的可扩展性和控制的灵活性，为此可通过SIP协议来构建通信系统，并通过对SIP协议的扩展来达到各种接入需求。

由此可见，采用SIP协议体系来构建视频监控系统具有可操作性，而且通过SIP协议构建的系统具有很强的可扩展性，支持广泛和无缝接入，从而也将频监控系统的大规模化应用成为可能。

3系统方案整个视频监控系统由视频监控前端、网络视频服务器、视频监控客户端以及SIP服务器四部分组成。

其中，视频监控前端由视频服务器和摄像头组成，主要完成音视频的采集、压缩、云台控制以及将采集到的数据发送到网络视频服务器存储等工作，可以基于TMS320DM6446处理器平台建立；SIP服务器系统主要包括定位服务器、代理服务器、注册服务器，媒体服务器以及报警服务器等。

当监控客户端向摄像头发出监控请求时能够找到网络视频服务器，并获取恰当的数据流。

网络视频服务器通过RTP 协议与视频监控前端建立连接，在基于SIP信令构建的系统中，也可以把它看作是UA客户端。

当视频监控客户端和网络视频服务器开启时需要向SIP服务器进行注册且定时刷新，这样监控终端接入时才能找到视频服务器的位置。

整体框架如图1所示。

OMAP3530监控客户端组件对象达芬奇ARM+DSP达芬奇底层硬件存根中间件SIPSIP服务器TCP/IP协议栈互联网摄像头摄像头摄像头…RTPRTSPRTPRTSPRTPRTSP视频服务器图1SIP视频监控系统框架结构图822012，48（20）由上述构架可以看出，基于SIP 构建的视频监控系统，其中的各个功能部件都支持扩展。

比如需要增加监控客户端，只需要在系统中增加一个逻辑身份，然后注册到SIP 系统中即可。