用C51实现对LCD显示屏M12864-7A7的显示驱.doc

用C51实现对LCD显示屏M12864-7A7的显示驱动 用C51实现对LCD显示屏M12864-7A7的显示驱动关键词:C51;M12864-7A7;KS0108 3摘要:本文介绍了采用C51编程对LCD显示屏M12864-7A7的驱动。并给出部分电路原理图以及C51编写的嵌入式程序代码。 随着科技不断发展,工业设备中使用的小型LCD显示屏的外观和显示效果也得到了很大的提高,本文介绍一款非常实用的LCD显示屏M12863-7A7的使用方法,这里采用目前较为流行的C51语言进行编程,该程序可读性好,便于个性化修改,可移植性强,具有一定实用价值。 一、M12864-7A7LCD液晶显示屏介绍 显示角度:6点钟直视; STN正视反射模式; 显示颜色:黄绿底兰字; 点阵:128点X64点; 点尺寸:0.36(W)X0.36(H)(mm); 点距:0.40(W)X0.40(H)(mm); 二、KS0108控制器介绍 KS0108 液晶显示控制驱动器是一种带有驱动输出的图形液晶显示控制器,它可以直接与8位微处理器相连。 KS0108与微处理器接口信号 三、C51 应用程序 显示控制程序: /初始化= void lcd_init(void) /设置显示起始行为第一行 writecl(0xc0);writecr(0xc0); /开显示设置 writecl(0x3f);writecr(0x3f); /清屏= void lcd_clear(void) uchar linpage,linbyte; uchar linpage1; for(linpage=1;linpage<=8;linpage+) linpage1=linpage|0x0b8; writecl(linpage1);writecr(linpage1); writecl(0x40);writecr(0x40); for(linbyte=1;linbyte<=64;linbyte+) writedl(0x00); writedr(0x00); /= void writecl(uchar commm)/写指令代码左 uchar readlin5; csa=1;csb=0;rs=0;rw=1; wait6:lcdaddr=0xff;e08=1;readlin5=lcdaddr;e08=0;readlin5=readlin5&0x80; if(readlin5=0x80) goto wait6; rw=0; lcdaddr=commm;e08=1;e08=0; /= void writedl(uchar datatoo)/写显示数据左 uchar readlin4; csa=1;csb=0;rs=0;rw=1; wait5:lcdaddr=0xff;e08=1;readlin4=lcdaddr;e08=0;readlin4=readlin4&0x80; if(readlin4=0x80) goto wait5; rs=1;rw=0;lcdaddr=datatoo;e08=1;e08=0; /= void writecr(uchar commm)/写指令代码右 uchar readlin2; csa=0;csb=1;rs=0;rw=1; wait3:lcdaddr=0xff;e08=1;readlin2=lcdaddr;e08=0;readlin2=readlin2&0x80; if(readlin2=0x80) goto wait3; rw=0;lcdaddr=commm;e08=1;e08=0; /= void writedr(uchar datatoo)/写显示数据右 uchar readlin1; csa=0;csb=1;rs=0;rw=1; wait2:lcdaddr=0xff;e08=1;readlin1=lcdaddr;e08=0;readlin1=readlin1&0x80; if(readlin1=0x80) goto wait2; rs=1;rw=0;lcdaddr=datatoo;e08=1;e08=0; /= /*西文写入 参数:uchar pagen:页号(0x00-0x07) uchar colun:起始列(0x00-0x7f) 0-127(0-191 only 19264) uchar ncode:数字代码(0x00-0x09对应BCD数字0-9) uchar fonte:字体代码0x00-6x8点阵,0x80-8x8点阵 */ void writexw(uchar pagen,uchar colun,uchar ncode,uchar fonte) 略 /= /* 中文写入 uchar hzpage /页地址 uchar wcol /起始列 uchar *hzaddr/取点阵开始地址,代码数组起始地址。 uchar starhzad /从第starhzad个汉字开始显示. uchar hzcount /连续显示的字数 */ void writezw(uchar hzpage,uchar wcol,uchar *hzaddr,uchar starhzad,uchar hzcount) 略 四、结束语 由于不同的应用选用的微控制器也不相同,所以这里给出的程序要根据不同的具体应用加以修改,本人应用的Syncmos SM系列单片机SM59264硬件连接采用间接访问方式,已经调试通过。 参考文献: 1李华,MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京:航空航天大学出版社,1999.8 2王建校,杨建国,宁改娣,危建国.51系列单片机及C51程序设计M.北京:科学出版社,2002 3马忠梅,马岩,张凯,籍顺心.单片机的C语言应用程序设计M.北京:航空航天大学出版社,1997.3 4杨振江,杜铁军,李群.流行单片机实用子程序及应用实例M.西安:西安电子科技大学出版社,2002.7 摘要：本文介绍一种远程教育平台的设计与实现，同时讨论了该远程教育平台的配置与维护。关键词本文来自：计算机毕业网 ：远程教育；PHP；MYSQL1引言远程教育是区别于传统远程教育的一种新型的教育模式，它以计算机技术和通信技术为依托，采用远程实时多点双向交互式多媒体现代化教学手段，实现跨越时间和空间的教育传递过程。现代远程教育具有办学开放性的特点，突破了封闭的校园教育概念，使学校教育得以面向全社会的不同群体。远程教育以开放的、灵活的、终身的教育发展为目标，发展并打破了传统教育的格局，具有传统教育所不可比拟的优点。2系统的分析与设计2.1系统需求分析网络远程教育系统实际就是一个将大量的功能模块置于互联网之上的计算机网络，根据学生人数、范围、访问网络的方式等诸多因素的不同，它的硬件结构的变化也会很大，组织结构形式也可能有差异，但一般来说，都具有如下模块：接入模块、交换模块、服务器模块、双向交互式同步教学模块、课件开发平台等。因此网络教育教学设计的重点在于师生互动，全站管理的重点在于管理员区域，而网络教育结构的设计重点在于数据库的设计。2.2系统基本框架和设计考虑到远程开放学员地理上的分布性，以及系统功能的复杂性和特殊要求，采用B/S模式来设计系统。由于要建立的是一个通用型的远程教育平台，所以采用基于PHP和MYSQL进行开发。采用B/S模式进行访问，系统数据库服务器端采用的是开发源代码的数据库服务器软件系统(MY SQL)，这有利于提高批量数据的吞吐时间，使整个系统管理规范化；应用服务器端采用可扩展的通用组件对象模型计算模式，采用分模块层次结构，多模块分立，允许系统进行分布式并行处理来提高系统的工作效率。在此结构中，客户机统一采用易于操作的用户-浏览器，这样使得B/S结构找回了主机系统结构的集中性，从而系统更加具有可控性，给系统维护带来了极大的方便。将系统的应用程序集中到服务器端，服务器上所有应用程序都可以通过Web浏览器在客户机上执行。，客户机直接调用服务器上的应用逻辑，再由逻辑代表客户机对数据库进行存取，从而减少向服务器发出SQL请求，并且后台数据库系统的改变或数据库结构的变化根本不会对客户端产生影响，使系统性能更佳。系统总体设计如图1。2.3PHP/MySQL简介PHP(Hypertext Preprocessor)是建立动态网站的强大工具，可以快速的执行动态网页。而MySQL是一个轻型SQL数据库服务器，可运行在多种操作系统平台上，从而能获得相当好的性能。而PHP和MySQL的组合被认为是Web数据库黄金组合。3系统的实现3.1数据库设计3.1.1功能描述由于远程教育网站所提供的是特定的知识，这就对灵活性，机动性和人机交互性等方面提出了更高的要求。因此，远程教育数据库应当参考实时数据库与动态数据库的优缺点，即采取时空数据库系统:运用半结构化的数据模型如XML等；并且根据自身所需的情况进行编排。当然，不同班级，不同课程，不同教员都可能作为空间中的不同点。3.1.2基本的数据库表单设计远程教育涉及到的数据库表单较多，最基本的实体有学生、教师、课程三个。当涉及到讨论区、答疑系统、网上作业系统等时，都是以这几个基本的实体为基础，再进行扩展。考虑到系统的扩充性，我们在此只讨论最基本的表单。四个最基本实体关系中只有学生选课中存在多对多的关系，其余都是一对多的关系，所以共有4张基本表单。考虑到远程教育中学生相关信息较多，我们需要将其分割，将其中稳定、变化较小的学生信息放在学生表单中，将学生的登录相关信息放在另一张表单中，再将学生参与讨论区、答疑系统中的相关信息放在相关的其它表单中。故基本表单共5张。它们分别为: Student(学生基本信息表)、Teacher(教师表)、Lesson(课程表)、Selectlesson(选课表)、Land(用户登录信息表)。3.2模块功能设计在此我们以教员模块的课程计划模块为例介绍其功能设计。课程计划模块由course_planning.php，course_planning_action.php，look_plan.php,edit_plan.php，edit_plan_action.php, edit_new.php等多个动态页面组成，从它们的名字可以出它们的功能，如查看课程计划、修改课程计划(包括删除课程计划)、增加课程计划等。具体的流程图如图2。3.3配置PHP首先将压缩包解压到C:PHP这个目录下，然后将“C:phpdlls”目录下的所有文件复制到“c:WinNTSystem32(Winodws98系统为C:WindowsSystem)”目录下，有旧的文件存在就覆盖它。打开控制面板-管理工具，用右键点击Web Server节点，选择“属性”。然后可以选择不同的方式操作：其一是选择CGI方式，按照以下步骤：在“主目录”，“虚拟目录”或者“目录”标签栏中，点击“配置”按钮，然后选择“应用程序映射”标签栏。点击“添加”按钮，在“可执行文件”框中输入：c:phpphp.exe(将PHP解压缩到c:php )。在“文件后缀”框中输入要使用的PHP后缀。Method exclusions空着，选中“脚本引擎”。对于其它可能使用的PHP后缀重复以上两个步骤。通常使用的有“.php”和“.phtml”，对于一些老的程序还需要“.php3”。设置适当的安全级别。如果使用了NTFS，还需要在php.exe所在的目录中给I_USR_用户加上“执行”的权限。其二是选择ISAPI模块，按照以下步骤：在ISAPI Filters中，加入一个新的ISAPI filter。用PHP作为过滤器的名字，并且提供php4isapi.dll所在的路径。在“主目录”中点击“配置”按钮，在应用程序映射中添加一个新的条目。用php4isapi.dll的路径作为可执行文件，用“.php”作为文件后缀，选中“脚本引擎”，而Method exclusions空着。然后完全停止IIS服务，接着重新启动IIS服务，配置完成。3.4配置MySQL安装MySQL数据库(ODBC)驱动程序。一般安装在系统默认位置“ C:MySQL”，但要考虑的服务器是否作为网络数据库服务器，如果要在此服务器上建立上百个数据库用户，就应该安装在空间比较大硬盘分驱上，以免今后不必要的麻烦和繁琐的设置。执行“系统安装盘符:MySQLBinwinmy sqladmin.exe”这个程序来启动MySQL数据库系统和管理器，第一次启动时，系统会出现“快速设置”窗口，要求建立第一个数据库用户帐号。在User name中输入第一个MySQL数据库帐号的用户名，在Password中输入第一个MySQL数据库帐号的密码，最好记住输入的值，然后进入MySQL数据库管理窗口，程序自动最小化窗口到系统的托架处(任务栏的右边有个“红绿灯”图标)，系统己经正常启动(Windows2000还要检查一下“组件服务管理器”中“MySQL组件服务”是否启动)。这时，程序还在启动组里添加了一个快捷方式，下次启动计算机就自动启动MySQL数据库系统。 第一次启动数据库后，系统就自动建立了名称为MySQL和test的两个数据库，可以用以下的方法建立其它名称的数据库：右键单击系统托架“红绿灯”图标=单击“Show me”打开MySQL数据库管理窗口=选择“Databases”标签=选择数据库服务器=右键单击一下=选择“Create database”菜单项=在弹出的添加数据库对话框中键入数据库名称(Database name) =单击“Create the datebase(创建这个数据库)”，一个新的数据库就建立了。然后再安装phpMyAdmin。phpMyAdmin是一个由PHP编写的兼容性很好的软件，可以通过互联网控制和操作MySQL的软件。通过phpMyAdmin可以在与操作系统兼容的可视化界面下完全对数据库进行操作，例如建立、复制、删除数据等，这样就避免了使用麻烦的DOS界面，使得操作量大大降低。3.5系统维护系统维护包括系统管理和数据备份两个组成部分。系统管理应该具有进行系统监测的功能和处理意外故障情况的功能。每天由专业技术人员检查服务器系统运行情况，由专业管理员进行系统维护工作，包括:管理用户、安装及配置系统软件、开通系统服务、增加删除邮件和FTP账号等。网站的数据备份是维护网站的重要措施，可使系统免受数据库意外破坏而造成不可弥补的损失。4结束语本系统在Windows 2000 Server平台实现并通过测试，可以运行于基于Web的多种网络教学设计。克服了传教学方式的弊病，不受时间和空间的约束，方便教员和学员，提高工作效率。 参考文献：本文出自： 计算机毕业网1 蒋东兴，罗念龙，戚丽，沈培华. 校园网终教学系统及其关键技术研究J. 计算机应用,2001，21(9).2 武海平，蒋东兴，程志锐，康晓宁. Web服务器通用性能测试系统的设计与实现J. 小型微型计算机系统，2003，24(2).3 Jesus Castagnetto等著,薛忠胜等译. PHP高级编程M. 北京：机械工业出版社,2001.Design and realization of Distance Education System Based On PHP and MYSQLChen YihongGuangzhou Command College of Armed Police Force,Guangdong, Guangzhou, 510440Abstract: The article introduces the design and realization of Distance Education system, the system adopts PHP and MYSQL Server technologies. Keywords: Distance Education; PHP; MYSQLTel：(020)88250248联系地址：510440广东省广州市白云区武警广州指挥学院数理教研室 陈奕宏 1 摘要：本文讨论了“计算机组成原理”阶梯化教学的五层阶梯：理论教学、实验教学、课程设计教学、开放实验室项目和毕业设计项目。这五层阶梯层层递进，步步深入，从不同的方位、角度达到从根本上锻炼学生实践动手能力，最终实现理论与实践水平全面提高的目的。关键词本文来自：计算机毕业网 ：阶梯化教学；教学实践；“计算机组成原理”课程1引言足够长的杠杆可以撬动地球，足够多的阶梯可以攀登顶峰。如果说计算机科学是一个金字塔，“计算机组成原理”课程无疑是这个耸入云天的金字塔的底座之一。无论是计算机硬件技术还是软件技术，无一不与“计算机组成原理”课程直接或间接相关。在计算机教育大环境悄然改变的今天，像“计算机组成原理”这样传统的基础课程教育模式的改进也需要与时俱进。阶梯化教学模式是指对一门课的教学在不同的阶段针对不同的学生以多种多样的且逐阶向上的形式开展起来，以达到最大限度地理论联系实际，科研结合教学，培养学生综合素质之目的的一种教学方法。2 “计算机组成原理”阶梯化教学的特点对于“计算机组成原理”课程而言，阶梯化教学的实现包含多方面含义：(1) 多样化。打破以往“计算机组成原理”课程理论讲授配合少量实验的单一形式，增加了课程设计、开放实验室项目和毕业设计等多个实践教学环节，实现了教学环节的多样化。(2) 最大化。最大可能地发挥学生的主观能动性，最大程度地理论联系实践，最大限度地与最新技术接轨，以达到培养学生兴趣，开发其潜能的目的。(3) 阶梯化最重要的一个含义是“逐阶向上”的含义，也就是多种教学方法应用的几个层次是逐渐升高的，就像上楼梯一样。如图1所示，理论教学无疑是第一个台阶，实验教学就是第二个台阶，其余逐渐升高的台阶顺次是课程设计，开放实验室项目，毕业设计环节。一个学生在这几个环节中拾阶而上，终于登顶的时候，他将看到一个无比广阔的发展空间。(4) 合理的阶梯宽度分布。阶梯的宽度表现为持续时间的长短，参与学生的人数，教师辅导的程度等。由于每一级台阶的性质、目的、内容不同，每一级台阶的宽度也不相同，选择一个合适的宽度比例对于最终阶梯化教学的成功也是非常重要的。(5) 必需的硬件设施。“欲善其工，先利其器”，一种教学改革方法如果没有相适应的硬件设施，那么就只能是纸上谈兵了。“计算机组成原理”多媒体教学软件和一种或几种实验系统对实现这种阶梯化教学是非常必要的。3阶梯化教学的具体实现下面就详细介绍一下各步阶梯的具体实现。(1) 第一层阶梯：减而弥精的理论教学由于“计算机组成原理”课程的重要基础课位置，以往该课程的理论学时是非常大的，伴随计算机教育环境的变化，理论课时的压缩是必然的。理论课时一般由6472压缩至4856。但压缩不意味着粗糙，也不意味着缩减。在缩小的课时里完成大纲要求，且求精求全，这就需要充分利用计算机。多媒体教学软件可以在很短时间内生动形象地解释复杂知识点，帮助学生快速掌握重点，难点。而网络教学平台的应用则可以通过帮助学生做好预习、复习、测试、解惑等来实现课堂教学的辅助。计算机手段的应用可以使理论教学缩而不少，减而弥精。(2) 第二层阶梯：推而广之的实验教学缩减理论课时的同时，实验教学要推而广之。这里的推广包括两个方面，一个是在有可能的情况下适当地提高实验学时；另一方面要加大有限实验课时的无限空间，内容加多、知识加深、范围加大。实验课时可在1016学时之间。在教学中有一个普遍的问题就是如何因材施教的问题。实验课程是面向所有学生的。在学生中，接受能力、动手能力、自身努力的程度就有很大差异，在确保规定课时中完成教学任务的同时，还要求最大限度地发挥学生的主观能动性是我们面临的一个问题。为此可采取如下措施：其一，修订适合本校特色的实验指导书。其二，严抓学生的预习工作。实验教学是阶梯教学的第二级台阶，却是实验教学的第一级台阶，在这个层次上可以使每一位学生对理论教学有一个感性的认识，初步建立整机结构思想。很多理论课上抽象的知识在实验课上得到了具体的体现。实验课常常是使学生感到豁然开朗的一个环节。(3) 第三层阶梯：渐入佳境的课程设计“计算机组成原理”课程的实验教学的特点是每个实验只涉及计算机组成结构中一个或几个设备的工作原理。增加一种面向所有学生的课程设计，以完成一个较为综合的题目是使组成原理实践教学渐入佳境的关键一步。课程设计时间及题目在各个学校有着很大区别，一般说12周较为合适。本学校应根据实验学时长短及后续实验环节设置情况相应调整。进入课程设计环节的学生已经有了一定实践经验，加之课程设计时间相对较长，所以教学方法就要变化了。课程设计指导书的内容要比实验指导书粗略，只应该包括设计任务和一些设计所需的数据，指导教师也仅对学生进行方向性指导，全部设计原理图、连线、设计步骤、设计测试都由学生自行完成。指导教师仅对其进行关键技术的指导。充分放手让学生自行设计。通过课程设计这一环节，应该说每一个按照要求走完这三步台阶的同学都掌握了计算机整体结构的概念，且具备了相当强的动手能力。他们关于组成原理的知识结构，知识体系已达到了本科计算机专业的要求。如果还想更进一步的话，就可以登上下面的阶梯。(4) 第四层阶梯：更上层楼的开放实验“计算机组成原理”开放实验室项目可以只对部分感兴趣的同学开展。这里开放的含义就是实验室每天至少8小时开放，教师有针对性地指定一个或几个题目，并选择固定的时间进行指导，而学生可以在实验室开放的任意时间到实验室完成项目，以培养对硬件具有特殊兴趣的同学向更深更广的知识领域发展。其一，人员以每位教师指导15人，3人为1组最适宜。其二，设计题目可以运用EDA技术对ISP芯片进行开发。其三，整个项目的实现分为4个阶段：熟悉题目、设计逻辑和写代码、代码调试与测试、总结并写出设计报告。这一级台阶的设立可以有效地改变学生心中“计算机组成原理”离实际太远的一种印象，同时学生可以建立起硬件软化的概念。这是使参与到项目中的学生完成量变到质变飞跃的一个环节。(5) 第五层阶梯：已入佳境的毕业设计计算机本科生的毕业设计题目在各个院校都极少有与“计算机组成原理”或者系统结构直接相关的题目。除了教师重视不够以外，缺乏相应的设备也是一个客观的原因。伴随着实验系统的改进，EDA技术的发展，综合运用计算机组成原理、计算机系统结构、数字逻辑与数字系统、硬件描述语言的毕业设计题目已经成为可能。作为教师，提供一个平台、一个指引、一个机会就很有可能成就一个计算机应用领域的栋梁之才。毕业设计题目的完成是培养真正的硬件人才的有效途径。能够走完这一步台阶的学生具有更强大的就业竞争力。五层台阶总结如下图：4实践效果“计算机组成原理”课程的阶梯化教学改革在辽宁工业大学计算机科学与工程学院进行了3年的试点研究，取得了较好的效果。理论课时完成了基础理论的讲授，实验课上学生理论应用于实践，验证了书本上的理论知识，也真正理解了理论。在课程设计中，学生在课外查找各种资料，使自己在实验室的设计和实践尽善尽美。每年有15名同学参与到开放实验活动中，培养了自主分析问题、解决问题的能力。有少数同学在毕业设计中选择了与组成原理有关的题目，其中有一名同学的毕业设计论文获得了校优秀毕业设计论文一等奖荣誉。两位笔者直接主持和参与了这三年的试点研究工作，在此之前笔者有十年的“计算机组成原理”教学经验，可是采取阶梯化教学之后，笔者才真正感受到为人师的成就感。尤其是在开放实验和毕业设计工作中，学生由最初的茫然无知，经过不断的实践与理论相印证，一直到最终的深刻认识，他们几乎是非常兴奋地感受着求知的乐趣。学生中有多人考取了研究生，进一步深造。可以说他们的成功也部分归功于“计算机组成原理”阶梯化教学手段的开展。“计算机组成原理”的课堂教学、实验教学、课程设计、开放实验室项目和毕业设计这五个环节面向不同的学生，从不同的层面实现了“计算机组成原理”课程教学的阶梯化理念，从根本上解决了专业基础课理论脱离实践和学生不重视、学习无兴趣的弊端。为人师者不仅要用知识丰富学生的大脑，增长其才干，更应该用为学生搭建通往成功之路的阶梯，在能力范围内尽可能地将学生送入更高的平台。“计算机组成原理”的阶梯化教学就是一个很好的尝试，并在实践中取得了一定的成就，其阶梯化的思想可以应用到其他学科、甚至其他专业。 参考文献1 白中英，杨春武. “计算机组成原理”题解、题库、实验M. 北京：科学出版社，2004，(6).2 白中英，杨春武，冯一兵. 计算机硬件基础课实验教程M. 北京：清华大学出版社，2005，(7).3 刘芳，戴葵，刘芸，王志英. “计算机组成原理”中设计性环节的教学探讨J. 计算机教育，2010，(4).4 金海溶，周苏，孟学多. 用实验方法改革汇编语言程序设计的教学J. 计算机教育，2010，(1). 电视视频通话软件方法关键词:网络电视;视频通话;软件架构;视频通话协议;技术特性 摘要:电视的网络功能逐渐成熟,作为互联网重要应用的视频通话也必然成为网络电视的主要功能之一。本文主要探讨了电视视频通话的软件实现方案,并从软件架构、电视视频通话协议、技术特性以及嵌入式软件平台等方面加以了阐述。  一、引言 随着多媒体电视技术的发展,电视芯片处理能力越来越强大,可实现功能越来越多。如今电视已可以连接互联网,享受到大量互联网资源,可观看在线高清电影,下载高清视频资源,唱在线卡拉OK,实时掌握最新资讯,天气预报,炒股等等。当然,作为最重要的一种终端显示器件,视频聊天必然会成为电视不可或缺的功能之一,这里主要讨论关于电视视频通话的软件实现方案。 二、软件架构 电视视频通话软件架构主要由引导程序(Bootloader)、Linux内核及驱动程序、文件系统、中间件和应用软件组成。 (一)Bootloader Bootloader用于初始化CPU及系统相应硬件,为操作系统准备良好的运行环境,引导启动操作系统内核,并可提供软件的本地和在线更新;在对Bootloader的研究上,采用支持远程启动、下载的PXE协议,对现有的嵌入式引导装载程序进行改进,使得系统软件的更新速度更快。 (二)Linux内核 Linux2.6内核在进程管理、块设备I/O管理、虚拟内存管理、网络管理,以及安全性方面较有优势,且稳定性比较高,因此视频通话软件方案基于Linux2.6内核。Linux2.6内核支持内核任务的抢占,其软实时性能得到了很大的提升,基本满足视频通话系统的要求,而影响Linux2.6内核在嵌入式系统中应用的主要因素在于内核的尺寸和硬实时性能。因此软件方案将在Linux2.6内核的基础上,对内存管理、外部设备中断以及进程管理等方面的机制进行研究,提出适合于视频通话系统的实时、稳定、紧凑的操作系统策略,并对内核源代码进行裁减来满足视频通话嵌入式系统的要求。在驱动程序的编写上,由于Linux2.6内核采用新的设备驱动框架,而现有的Linux2.6内核自带的设备驱动程序中,绝大多数还是基于Linux2.4内核提供的框架,因此软件方案涉及的所有硬件设备驱动程序将采用新的设备驱动程序框架及策略,使得内核与驱动之间的完美吻合。经改造后的Linux内核及驱动程序,负责整个系统的资源管理与控制,是一个实时、稳定、紧凑的内核,能够轻而易举地响应任何内部、外部事件,提供内存管理、进程调度与管理、网络协议、中断响应及处理等功能,完成网络视频通话通信、信息数据等的处理。 嵌入式Linux2.6内核采用开放的、可扩展的虚拟文件系统体系,为支持多种文件系统提供了强有力的支持。Linux内核支持多种文件系统,包括支持各种存储介质的各种文件系统。为了视频通话系统能够存储相应的数据信息以及数据交互并考虑系统的扩展性能,软件方案将支持多种文件格式,重点采用支持硬盘存储的ext3文件系统,支持Flash存储的YAFFS文件系统,使得系统的信息存储有很高的可靠性,并支持掉电保护功能。 (三)中间件 在中间件的设计上,软件方案将在Linux2.6内核所支持的内核级别的多媒体应用API以及视频通话API基础上,开发出专门用于视频通话系统的中间件。中间件用于隔离视频通话应用软件与底层操作系统细节,提供丰富的应用程序接口,使应用软件真正具有平台无关性,实现软、硬件的同步开发。 (四)应用软件和UI 视频通话应用程序的开发,将在中间件提供的应用程序API的基础上,为用户提供功能强大、操作方便的3D用户界面GUI,实现丰富多彩的功能。在视频通话软件方案中,主要将采用控件集合的全新开发模式,针对目前行业内普遍的用户界面不佳问题,尤其为了处理视频通话的交互式数据服务,开发出具有良好的视觉感受,直观并易于使用的GUI控件体系。 为使电视显示在屏幕上的菜单和控制易于使用,同时给用户在视觉上更具吸引力,直观易懂,使之对在线应用感到舒适,用户界面对于交互式数据设备的成功与否具有关键性影响。所以,图像处理的核心芯片“高清数字处理器”内集成了一个专用的图形处理器,为用户提供良好的视觉感受。芯片支持更高的色彩分辨率(32位/像素),可以显示鲜艳的色彩,为了取得更快的响应时间,将视频和图形内容进行无缝集成,并进行图形加速。芯片具备有抗闪烁电路,可以获得更高质量的显示效果。同时芯片采用抗混叠功能,可使屏幕上显示的文本更清晰。 图1 视频通话系统软件架构 三、电视视频通话协议 视频聊天程序采用的主协议:SIP,以RFC3428标准1为协议规范。Linux下视频驱动程序采用uvcvideo,V4L2。音频驱动程序采用ALSA。 音视频的编解码部分这里给出我们支持的主要标准。 音频: PCM-16,G.711-uLaw-64k,G.711-ALaw-64k,G.723.1,G.723.1(5.3k),Cisco G.7231A,Cisco G.7231AR,G.728,G.729,G.729A,GSM-AMR,G.722.2,iLBC 视频: YUV420P,RGB32,RGB24,RFC4175_YCbCr-4:2:0,RFC4175_RGB,H.261,H.263,H.264,MPEG4 音频传输速率大约3KB/S,视频传输速率大约30KB/S左右(10帧左右)。 网络的许多应用都需要建立和管理一个会话,会话在这里的含义是在参与者之间的数据的交换。SIP通讯协议应用于实时的多媒体会话数据比如声音,影像,或者文本。SIP允许使用Internet端点(用户代理)来寻找参与者并且允许建立一个可共享的会话描述。为了能够定位精确的会话参与者,并且也为了其他的目的,SIP允许创建基础的Network Hosts(叫做代理服务器),并且允许终端用户注册上去,发出会话邀请,或者发出其他请求。 SIP在建立和维持终止多媒体会话协议上,支持5个方面: 用户定位:检查终端用户的位置,用于通讯。 用户有效性:检查用户参与会话的意愿程度。 用户能力:检查媒体和媒体的参数。 建立会话:“Ringing”,建立会话参数在呼叫方和被叫方。 会话管理:包括发送和终止会话,修改会话参数,激活服务等等。 图2 双方视频通话连接示意图 如图2,双方视频通话的连接通过服务器进行建立,但只是开始建立的时候经过一次服务器,之后的通信则为双方的点对点通信。视频传输可以支持H.264的编解码,以保证视频图像的高清晰度,现在可以达到VGA(640x480)分辨率,跟电影DVD效果一样。产品支持传输编码格式匹配为双方能够支持的最优格式,如一方无法支持,则另一方向下兼容,直到匹配。 四、视频通话技术特性 (一)基于linux2.6内核的嵌入式操作系统,体系灵活开放。 (二)可扩展的视频通话系统中间件。 (三)视频通话:基于视频服务器的点对点、及服务器转发等多种模式的IP视频通话功能,大尺寸高清晰度。 (四)视频共享/对战游戏:利用IP摄像头,实现远程、多方的视频游戏共享/对战,如乒乓球等 (五)视频监控:通过互联网,实现远程的视频监控功能,可用于家居安防、子女(老人)看护等。 (六)自带休闲游戏、网络游戏、3D体感健身游戏。 (七)远程升级:通过互联网,随时升级最新固件、应用程序等,功能和服务随时更新,给消费者带来不断的增值。 (八)可扩展:远程教育、更多新的3D游戏、银行服务、可视对讲、网络运动会等服务及功能。 五、嵌入式软件平台 总体来讲,如图3为Linux的视频通话嵌入式软件平台框图。嵌入式软件交叉开发平台用于操作系统开发以及应用程序的开发,在开源工具基础上开发出自己的从内核到应用程序一整套工具,主要由引导装载程序、GNU工具链、内核及应用程序调试器组成。而嵌入式操作系统以Linux2.6内核为基础,对诸如内存管理、进程调度、多媒体等模块进行改进,增强内核在视频通信方面的稳定性及可靠性。视频通话系统,在相关开源项目的基础上进行改进,增强其功能及扩展性,使其支持SIP等协议主体,音视频信息采集,音视频压缩编解码,网络连接,多种编码格式的插件移植等。应用程序将具有易于操作的图形用户界面,及丰富的各种多媒体软件支持。 图3 基于Linux的视频通话嵌入式软件平台框图 项目最终成功完成了软硬件平台的开发,并成功研制了基于本项目操作系统的视频通话产品。同时针对产业化过程中出现的工艺、生产等各类问题,也通过在线调试、修正成功得到了解决。 参考文献: 1Campbellb,Rosenberg j,Schulzrinne h,et al.Session initiation protocol(SIP)extension for instant messagingS.RFC3428,2002   摘要：本文提出对计算机硬件课程的教学思路进行改革，原理和实践结合，强调能力培养，并介绍了我校在课程建设、教材建设、开放实验平台建设等方面进行的教改工作。关键词本文来自：计算机毕业网 ：计算机硬件课程；能力培养；开放实验平台在计算机科学与技术专业的课程体系中，无论是专业基础课、专业课还是专业选修课，基本可以分为两条主线：一是软件课程体系；另一个就是硬件课程体系。一般来说，计算机软件课程在计算机专业中基本能够得到重视和加强。而计算机硬件课程体系相对比较薄弱。随着电子技术和社会经济建设的发展，计算机科学与技术与电子科学技术相互渗透和融合、硬件软件化和软件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技术的出现，计算机软、硬件的融合日益显著和成熟，加强计算机硬件课程的建设、硬件课程体系及新的实验平台的建设显得越来越重要和必要。1计算机硬件课程教学思路的改革计算机硬件课程包括：数字逻辑电路设计、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机系统结构、单片机原理与应用、嵌入式系统、计算机维护、技术等。传统的计算机硬件课程主要任务是讲授计算机的工作原理，以配合计算机软件课程的教学。而技术的发展需要软硬结合、软件硬件化或交融，硬件课程教学的任务不但要学生了解计算机结构、原理，而且要用硬件描述语言进行部件及应用系统的设计。结合软件知识，能够设计计算机应用系统，尤其是嵌入式系统的应用日益普及，应用范围迅速扩大，要培养学生综合设计能力。除此以外，计算机的维护也是学生能力的培养的一个方面。本教学成果是对计算机硬件课程进行体系改革及教学内容的梳理，确定硬件课程系列中基础层、系统层、应用层分别要讲授的知识和学生应该掌握的能力，以及各层之间的衔接和关联的内容，如图1所示。制定教学大纲、实验大纲、课程设计大纲等教学文件，教改项目的研究，教材、实验指导书编写，实验室建设。教案、多媒体课件的制作。图1 计算机硬件课程结构在基础层，主要是“数字逻辑电路设计”课程的建设，从99年开始对该课程教学内容进行了改革，编写出版了教材，引入可编程器件、ABEL语言，改造实验设备，在2001年获得江苏省教学成果二等奖。2002年该课程获得江苏省二类优秀课程。在此基础上，进一步对教学内容进行梳理，配合计算机组成原理的课程改革，将硬件描述语言从ABEL改为VHDL，引入FPGA技术的介绍及实验项目，又更新了实验设备，在2004年重修编写出版了教材和编写了实验指导书。主要思路是让学生掌握数字电路的基本知识和现代设计方法，能够设计一般的数字逻辑部件及简单的数字系统。所以在课程结束后安排了1.5周的课程设计，学生可以在FPGA芯片上运用VHDL语言设计如电子钟、交通灯控制器、电梯控制器等简单的数字系统。在系统层，该层有“计算机组成原理”、“微机原理与接口技术”、“系统结构”。其中“计算机组成原理”课程是最主要的硬件课程，该课程一直是我们教研教改的重点。采用多媒体、网络等多种教学方式，课件文字精炼、图文结合、动画丰富、