專利名稱：基于dm6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于達(dá)芬奇技術(shù)的多功能遠(yuǎn)程教育終
端及其運行方法。
背景技術(shù)：
音視頻作為媒體形式的核心，在這個多媒體技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天已經(jīng)變得尤為重要。流媒體服務(wù)、視頻監(jiān)控、視頻會議、視頻電話等多媒體技術(shù)在現(xiàn)實生活以及工業(yè)生產(chǎn)和安防領(lǐng)域應(yīng)用也越來越廣泛。遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，也有了很大的進(jìn)步。如今網(wǎng)絡(luò)愈加發(fā)達(dá)，電子教程也越來越豐富形象，然而就目前而言，遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)無論在互動性、實時性都無法和真實的課堂相比較。尤其是教育系統(tǒng)的終端，形式比較單調(diào)，一般為普通的pc機(jī)，價格上比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種設(shè)計合理、性價比高、播放效果良好、互動性強(qiáng)的基于匿6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端。該終端集成了強(qiáng)大的功能模塊，可以進(jìn)行實時的授課、實時的監(jiān)控，同時支持各種教程的下載，本地教程播放、包括DVD教學(xué)片的播放等等。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種基于匿6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端，其特征是，它硬件設(shè)計上包括底板和核心板兩部分；其中核心板設(shè)有DM6446CPU， DM6446CPU FLASH存儲器以及DDR2存儲器連接；底板上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)模塊、紅外模塊、存儲模塊、音視頻輸出、USB接口 、復(fù)合視頻采集接口以及DVD功能模塊和FM功能模塊；FLASH存儲器用于存儲系統(tǒng)掉電后的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序；整個系統(tǒng)上電運行后，F(xiàn)LASH存儲器里存儲的數(shù)據(jù)由匿6446CPU拷貝到存放操作系統(tǒng)運行時的DDR2存儲器中，并啟動相應(yīng)的應(yīng)用程序。所述FLASH存儲器為與非門閃存；所述存儲接口為ATA硬盤接口。
它的運行方法為
a.終端程序開始； b.通過遙控器操作，選擇視頻教學(xué)，連接服務(wù)器，成功則進(jìn)入步驟c，失敗重新開始步驟b; c.音視頻流接收；
d.音視頻解碼；
e.音視頻輸出； f.請求關(guān)閉程序進(jìn)入步驟g，請求成功則結(jié)束終端解碼顯示程序，失敗則回到步
驟C ; g.結(jié)束。
所述步驟b中，遙控器如果選擇其他功能的執(zhí)行過程為
當(dāng)選擇錄像功能時，開始采集音視頻，然后進(jìn)行264視頻壓縮，將壓縮的音視頻信 息保存到外接的硬盤上，然后判斷是否停止，如果不停止則返回到采集視頻處繼續(xù)進(jìn)行采 集視頻，如果停止，則結(jié)束本操作； 當(dāng)選擇網(wǎng)絡(luò)教程播放時，首先連接到服務(wù)器選擇資源，然后接收音視頻流，接著將 音視頻流進(jìn)行解碼，將解碼后的音視頻數(shù)據(jù)輸出，最后判斷是否停止，如果不停止，則繼續(xù) 接收；如果停止則結(jié)束本次操作； 當(dāng)選擇本地教程播放時，首先讀取本地音視頻流，進(jìn)行音視頻流解碼，將解碼后的 音視頻進(jìn)行顯示，判斷是否停止，如果不停止則繼續(xù)進(jìn)行讀取音視頻數(shù)據(jù)的操作；如果停 止，則結(jié)束本次操作； 當(dāng)選擇教程下載時，首先連接服務(wù)器選擇資源，然后接受音視頻流，將接收的數(shù)據(jù) 保存到外接硬盤，保存完后判斷是否停止，如果不停止，則繼續(xù)連接服務(wù)器；如果停止，則結(jié) 束本次操作； 當(dāng)選擇DVD/FM功能時，首先發(fā)送啟用命令，然后啟動相應(yīng)的功能，當(dāng)接到停止命 令時，結(jié)束本次操作。 本發(fā)明終端包括DM6446CPU以及與其相連接的網(wǎng)卡芯片、FLASH存儲器、DDR2存儲 器、視頻處理芯片以及各種豐富的外設(shè)接口等。網(wǎng)卡芯片與匿6446CPU連接，DM6446CPU分 別連接FLASH存儲器和DDR2存儲器、視頻輸出接口 (VGA接口和AV輸出口 )，用于連接外部 顯示器。同時，提供復(fù)合視頻輸入口以及音頻輸入接口，用于終端和服務(wù)器的互動。終端同 時提供紅外接口 ，用于控制視頻播放。 通過對硬件處理性價器的比的比較和對音視頻解碼算法的研究，本發(fā)明采用了高 性價比高且視頻數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)大，外設(shè)豐富的TI公司的davinci系列的匿6446作為硬 件平臺CPU。匿6446這款強(qiáng)大的采用ARM+DSP雙核的處理器，很好的結(jié)合了 DSP的運算能力 以及ARM的控制能力。在此平臺上可通過以太網(wǎng)接收音視頻流的同時進(jìn)行流暢的播放，同 時多種外設(shè)接口可以擴(kuò)展很多豐富的功能。該平臺支持TS流、MPG2、 MPG4等數(shù)據(jù)格式，視 頻大小最大為D1PAL制格式。終端監(jiān)控功能采用H. 264壓縮，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好的情況下，幀率 為25fps。硬件平臺結(jié)合montavista li皿x操作系統(tǒng)，終端和服務(wù)器的通信采用的是RTP/ RTCP協(xié)議，對網(wǎng)絡(luò)接受到的音視頻流進(jìn)解碼、顯示，同時，終端應(yīng)用程序響應(yīng)紅外遙控器的 指令，進(jìn)行播放的控制。 本發(fā)明中，硬件組成和在嵌入式操作系統(tǒng)上運行的應(yīng)用程序的需要緊密相關(guān)的， 終端設(shè)計時候采用模塊化的方式，并且采用核心板加底板的設(shè)計。核心板為一最小系統(tǒng)，由 6446CPU處理器和64MB的FLASH存儲器以及256MB的DDR2存儲器組成。底版包含各種外 設(shè)，包括網(wǎng)絡(luò)接口 、紅外接口 、 ATA硬盤接口 、音頻輸出接口 、串口 、 USB接口 、攝像頭接口以 及DVD和FM功能模塊等組成。其中核心板上，F(xiàn)LASH存儲器用于存儲終端系統(tǒng)掉電后操作 系統(tǒng)和應(yīng)用程序。整個系統(tǒng)上電運行后，F(xiàn)LASH存儲器里存儲的數(shù)據(jù)由CPU拷貝到存放操 作系統(tǒng)運行時的DDR2存儲器中，啟動終端應(yīng)用程序。 操作系統(tǒng)采用的是TI提供的montavista操作系統(tǒng)，定制過程中要加入支持應(yīng)用 程序開發(fā)的基礎(chǔ)類庫及網(wǎng)絡(luò)通信功能，選擇開發(fā)應(yīng)用程序和服務(wù)的基礎(chǔ)類庫等。另外，為了 支持RTP/RTCP協(xié)議，終端要移植RTP庫，這里選擇開源的jrtplib庫作為開發(fā)基礎(chǔ)。同時， 為了支持硬件接口的工作，所有外設(shè)的驅(qū)動都要加入內(nèi)核。最后移植到終端硬件平臺上的嵌入式操作系統(tǒng)能較好的網(wǎng)絡(luò)通信功能以及對底層硬件的強(qiáng)大支持。 終端應(yīng)用程序采用多線程方式，并且采用高度模塊化的軟件編程思想，每個功能 單個線程執(zhí)行。主要功能包括網(wǎng)絡(luò)通信和音視頻解碼、音視頻輸出、視頻采集以及控制模塊 等。終端利用匿6446CPU的0SD功能制作操作界面，利用紅外遙控器進(jìn)行操作。當(dāng)請求不 同的服務(wù)時，啟用不同的功能模塊。 首先，當(dāng)進(jìn)行實時教學(xué)的時候，網(wǎng)卡芯片從Internet網(wǎng)絡(luò)中接收下服務(wù)器發(fā)送的 音視頻流交付給CPU，通過運行在終端操作系統(tǒng)上的應(yīng)用軟件進(jìn)行解碼，將解碼后的數(shù)據(jù)傳 輸給視頻輸出接口顯示輸出。當(dāng)服務(wù)器需要終端進(jìn)行反饋的時候，終端啟用視頻采集線程， 將采集到的視頻發(fā)送到服務(wù)器。終端具有下載視頻到本地硬盤的功能，還可以通過攝像頭 進(jìn)行錄像保存到本地硬盤等等。所有的操作都是通過紅外遙控器進(jìn)行。詳細(xì)運行流程見附 圖3。 本發(fā)明的有益效果是在此平臺上，微處理器的工作頻率為597M時，該嵌入式視 頻播放終端接收通過RTP/RTCP協(xié)議傳輸?shù)囊粢曨l流，將接收到的音視頻數(shù)據(jù)交付給運行 在該平臺上的解碼模塊，并將最終顯示結(jié)果在VGA顯示器上流暢播放。在客戶端進(jìn)行每秒 25幀解碼模式下，顯示效果和實時性方面表現(xiàn)良好。


圖1是本發(fā)明終端實施例的示意圖；
圖2是本發(fā)明播放終端的功能框圖；
圖3是本發(fā)明終端的軟件運行流程圖。 其中1.核心板，2.底板，3.紅外接口，4.視頻輸出口，5.音頻接口，6.硬盤存儲 接口，7.DVD模塊，8.攝像頭接口，9.收音機(jī)模塊，IO.網(wǎng)絡(luò)接口。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 本發(fā)明終端實施例如圖1所示，包括核心板1和底板2兩部分。核心板l包括 DM6446CPU、 DDR2存儲器以及FLASH存儲器，底板2包括各種外設(shè)接口 。
其中核心板上，CPU采用ti公司的DM6446處理器，DDR2存儲器采用Micron公司 的MT47H64M16芯片，F(xiàn)LASH存儲器采用星半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的K9F1208。音頻芯片采用的是 TI公司的TLV320AIC23，網(wǎng)卡芯片采用的是BROADCOM公司的BCM5221 ，視頻處理芯片采用的 是TI公司的TVP5150。 底板2上的視頻輸出口 4、存儲接口 6 (采用ATA硬盤接口 )直接從匿6446CPU上 引出，紅外接口 3、收音機(jī)模塊9和DVD模塊7通過串口進(jìn)行連接，用一個單片機(jī)STC89C52 進(jìn)行控制。另外，DVD模塊7輸出和DM6446CPU的顯示通過一個視頻切換芯片CXA2069Q進(jìn) 行切換。CXA2069Q使用單片機(jī)的IIC總線進(jìn)行控制。 基于匿6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端功能如(圖2)所示，終端運行的前提是服務(wù) 器上提供所有的視頻教學(xué)元數(shù)據(jù)。開機(jī)之后，自動運行應(yīng)用程序，顯示操作界面類似于圖 二，利用遙控器控制終端運作，終端軟件運行流程圖見附圖3。網(wǎng)絡(luò)接受到的音視頻流首先 經(jīng)過6446的軟解碼，然后輸出。當(dāng)需要下載教程的時候，則直接接受數(shù)據(jù)流保存到本地硬盤，播放的時候直接從本地硬盤讀數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼顯示。當(dāng)選擇錄像功能的時候，則通過視頻 轉(zhuǎn)換芯片TVP5150采集視頻，進(jìn)行264編碼保存在本地的硬盤上。需要啟動收音機(jī)和DVD 功能的時候，通過串口向單片機(jī)發(fā)送命令即可。單片機(jī)控制DVD和收音機(jī)模塊進(jìn)行工作，并 控制CXA2069Q切換視頻通道。
其具體的方法為
a.終端程序開始； b.通過遙控器操作，選擇視頻教學(xué)，連接服務(wù)器，成功則進(jìn)入步驟c，失敗重新開 始步驟b; c.音視頻流接收；
d.音視頻解碼；
e.音視頻輸出； f.請求關(guān)閉程序進(jìn)入步驟g，請求成功則結(jié)束終端解碼顯示程序，失敗則回到步 驟c ; g.結(jié)束。
所述步驟b中，遙控器選擇其它功能的播放過程為 當(dāng)選擇錄像功能時，開始采集音視頻，然后進(jìn)行264視頻壓縮，將壓縮的音視頻信 息保存到外接的硬盤上，然后判斷是否停止，如果不停止則返回到采集視頻處繼續(xù)進(jìn)行采 集視頻，如果停止，則結(jié)束本操作； 當(dāng)選擇網(wǎng)絡(luò)教程播放時，首先連接到服務(wù)器選擇資源，然后接收音視頻流，接著將 音視頻流進(jìn)行解碼，將解碼后的音視頻數(shù)據(jù)輸出，最后判斷是否停止，如果不停止，則繼續(xù) 接收；如果停止則結(jié)束本次操作； 當(dāng)選擇本地教程播放時，首先讀取本地音視頻流，進(jìn)行音視頻流解碼，將解碼后的 音視頻進(jìn)行顯示，判斷是否停止，如果不停止則繼續(xù)進(jìn)行讀取音視頻數(shù)據(jù)的操作；如果停 止，則結(jié)束本次操作； 當(dāng)選擇教程下載時，首先連接服務(wù)器選擇資源，然后接受音視頻流，將接收的數(shù)據(jù) 保存到外接硬盤，保存完后判斷是否停止，如果不停止，則繼續(xù)連接服務(wù)器；如果停止，則結(jié) 束本次操作； 當(dāng)選擇DVD/FM功能時，首先發(fā)送啟用命令，然后啟動相應(yīng)的功能，當(dāng)接到停止命 令時，結(jié)束本次操作。
權(quán)利要求
一種基于DM6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端，其特征是，它包括底板和核心板兩部分；其中核心板設(shè)有DM6446CPU，DM6446CPU與FLASH存儲器以及DDR2存儲器連接；底板上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)模塊、紅外模塊、存儲模塊、音視頻輸出、USB接口、復(fù)合視頻采集接口以及DVD功能模塊和FM功能模塊；FLASH存儲器用于存儲系統(tǒng)掉電后的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序；整個系統(tǒng)上電運行后，F(xiàn)LASH存儲器里存儲的數(shù)據(jù)由DM6446CPU拷貝到存放操作系統(tǒng)運行時的DDR2存儲器中，并啟動相應(yīng)的應(yīng)用程序。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于匿6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端，其特征是，所述DVD功能 模塊、FM功能模塊以及紅外模塊通過串口和DM6446CPU連接進(jìn)行控制，通過視頻切換芯片 進(jìn)行視頻顯示通道的切換。
3. —種權(quán)利要求1所述的基于DM6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端運行方法，其特征是，它 的運行方法為a. 終端程序開始；b. 通過遙控器操作，選擇視頻教學(xué)，連接服務(wù)器，成功則進(jìn)入步驟c，失敗重新開始步 驟b ;c. 音視頻流接收；d. 音視頻解碼；e. 音視頻輸出；f. 請求關(guān)閉程序進(jìn)入步驟g，請求成功則結(jié)束終端解碼顯示程序，失敗則回到步驟c ;g. 結(jié)束。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于DM6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端運行方法，其特征是，其特 征是所述步驟b中，遙控器選擇其他功能的運行過程為當(dāng)選擇錄像功能時，開始采集音視頻，然后進(jìn)行264視頻壓縮，將壓縮的音視頻信息保 存到外接的硬盤上，然后判斷是否停止，如果不停止則返回到采集視頻處繼續(xù)進(jìn)行采集視 頻，如果停止，則結(jié)束本操作；當(dāng)選擇網(wǎng)絡(luò)教程播放時，首先連接到服務(wù)器選擇資源，然后接收音視頻流，接著將音視 頻流進(jìn)行解碼，將解碼后的音視頻數(shù)據(jù)輸出，最后判斷是否停止，如果不停止，則繼續(xù)接收； 如果停止則結(jié)束本次操作；當(dāng)選擇本地教程播放時，首先讀取本地音視頻流，進(jìn)行音視頻流解碼，將解碼后的音視 頻進(jìn)行輸出，判斷是否停止，如果不停止則繼續(xù)進(jìn)行讀取音視頻數(shù)據(jù)的操作；如果停止，則 結(jié)束本次操作；當(dāng)選擇教程下載時，首先連接服務(wù)器選擇資源，然后接受音視頻流，將接收的數(shù)據(jù)保存 到外接硬盤，保存完后判斷是否停止，如果不停止，則繼續(xù)連接服務(wù)器；如果停止，則結(jié)束本 次操作；當(dāng)選擇DVD/FM功能時，首先發(fā)送啟用命令，然后啟動相應(yīng)的功能，當(dāng)接到停止命令時， 結(jié)束本次操作。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計一種基于DM6446的多功能遠(yuǎn)程教育終端及其運行方法。它硬件設(shè)計上包括底板和核心板兩部分；核心板設(shè)有DM6446CPU，DM6446CPU與FLASH存儲器以及DDR2存儲器連接，并留出擴(kuò)展槽；底板上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)模塊、紅外模塊、存儲模塊、音視頻輸出、USB接口、攝像頭接口以及DVD功能模塊和FM功能模塊；FLASH存儲器用于存儲系統(tǒng)掉電后的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序；整個系統(tǒng)上電運行后，F(xiàn)LASH存儲器里存儲的數(shù)據(jù)由DM6446CPU拷貝到存放操作系統(tǒng)運行時的DDR2存儲器中，并啟動相應(yīng)的應(yīng)用程序。通過紅外遙控器控制整個終端的運行，選擇各種功能模塊。終端的特點是功能豐富、便于教學(xué)互動以及學(xué)員自學(xué)。
文檔編號G09B5/06GK101710455SQ20091025412
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者劉淇鵬, 張海東, 李慶華, 王洪君, 王純純 申請人:山東大學(xué)