基于嵌入式的知元投屏系统设计

刘贤诚 施智才 吴贵芳

摘 要：本文设计了一款基于三星S3C6410微处理器的知元投屏系统。该系统以ESP8266 Wi-Fi通信模块作为传输载体，终端与服务端只需在同一局域网下就能实现镜像实时传输，简单、方便、易维护，传输速度快，稳定性好，可以灵活地在各个场景中使用。

关键词：投屏系统;投屏协议，ARM;ESP8266;Wi-Fi

0.引言

随着信息技术的发展，新技术层出不穷。无线投屏技术的出现，对于我们信息技术的教学产生了革命性的影响。知元投屏技术有实时传输屏幕镜像、传输音视频数据等功能，不少教育工作者已经将其应用于课堂教学和培训中了。首先，他们会在教室或者会场搭建投屏技术所需的无线网络环境，当成功连接后，将移动设备与教室或者会场的多媒体系统融合起来，构成一套新型的移动授课平台，移动设备的屏幕就可以发挥各种功能了。教师脱离了讲台的约束，可以自由走动。此项目是以使用外接硬件设备的方式来达到投屏的目的，设备与电脑端、投影仪等设备的USB端口连接，通电后自行发出无线网连接请求装置，手机搜索到此Wi-Fi并连接后，通过设备向目的端发送投屏请求，请求通过后直接显示设定好的比例影像。

1.系统设计

1.1 总体设计方案

该系统是以外接嵌入式Linux硬件设备为核心，内含软件应用程序为基础的投屏系统。应用热插拔技术与电脑端USB串行端口相连，连接之后直接自行通电进行初始化。之后设备内部检测被控电脑是否连接网络。如已经连接则通过设备内的无线网卡架构局域网（Wi-Fi），手机搜索此局域网并连接，以达到后来的实时传输的目的。若检测的结果是并没有连接网络，则弹出窗口要求用户手工连接附近Wi-Fi或者路由器，以便使手机与电脑同时处在一个局域网下，同样达到之后的实时传输的目的。以上操作均通过设备内置存储器中的程序进行控制。

计算机内投屏软件部分程序内置在硬件设备的FLASH芯片中，进行存储软件部分程序。当设备插在电脑上时，用户直接把小程序拷贝到电脑上即可。知元投屏总体如图1所示。手机与电脑之间通过知元作为传输媒介，实现电脑与手机之间的实时镜像传输。其中知元系统内部共分五大模块：USB端口模块、微处理器（CPU）、FLASH（闪存）芯片模块、无线网卡模块、视频采集与传输模块，其中最核心的是视频采集与传输模块。

1.2 视频采集模块

采集模块的主要功能有音视频的采集，音视频数据的编码以及传输到服务器。其中音视频数据的采集采用的是安卓自带的Media Recorder来处理。音视频数据的编码方式采用的是ACC/H.264编码方式。视频数据采集模块与接收设备（投屏服务器）之间采用Socket-UDP通信方式。采集数据流程图如图2所示

1.3 系统传输流程

硬件设备内部总体控制流程图如图3所示。首先系统检测被控电脑是否连接网络。电脑内嵌程序软件执行设备命令，如果电脑已经连接无线网，则投屏系统通过设备内无线网卡架构局域网（Wi-Fi），用户自行使用手机搜索这个局域网并连接它，起到实时传输数据流效果，达到最终的实时镜像手机屏幕的作用。若测的结果是没有连接网络，则电脑内分系统会弹出窗口要求用户手工连接附近Wi-Fi或者路由器，目的使手机与电脑同时处在一个局域网下，同样达到之后的实时传输镜像的目的。以上操作均通过设备内置存储器中的程序进行控制。

1.4 投屏协议的选择

系统采用 Miracast 技术进行投屏，当用户的手机与其电脑建立连接之后，会自动进行功能与网络协调，最终选择最优的影音传输格式。在创建影音串流的联机协议之后，设备会实时接收串流协议的控制命令，用户可根据使用过程中的需求，对影音信号进行播放/终止的命令操作。

2、验证与测试

我们按照流程把电脑、手机准备好，在电脑上插上我们的知元设备，手机、电脑和知元三个设备连接在同一局域网下，手机能够轻易地投屏在电脑上，系统投屏流畅，在电脑显示的影像与手机的影像几乎没有延时，没有出现数据断流，投屏内容掉帧、设备卡顿等现象;在测试的过程中，系统能够长时间稳定运行。运行结果如图4所示。

參考文献：

[1].黄河;嵌入式微型投影显示技术前景[N];中国电子报;2008年

[2].薛楠;乔维;投影显示产业发展现状及趋势研究[J];电视技术;2013年

[3].蒋凌云;手机投屏在高校文献检索课教学中的实践[J];高教学刊;2018年18期

[4].张义磊，丁涛，安吉宇;三星S3C240在嵌入式工业控制系统中的应用;长春理工大学学报;2004年

作者简介：

吴贵芳（1978.06-），男，汉族，江西黎川人，中共党员，副教授，博士，研究方向：人工智能、机器视觉、优化计算 。