CN202996084U - 一种基于sip的教学培训终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于SIP的教学培训终端，包括显示器、摄像头、话筒、耳机和终端盒；终端盒包括盒体、微处理器、图像采集模块、音频控制器、按键模块、显示接口、模拟视频输入/输出接口和以太网接口；微处理器和图像采集模块均设置在盒体中；按键模块与微处理器连接；音频控制器、显示接口、模拟视频输入/输出接口和以太网接口均设置在盒体的侧壁上；显示器通过显示接口与微处理器连接；话筒和耳机通过音频控制器与微处理器连接；摄像头通过模拟视频输入/输出接口与图像采集模块连接，图像采集模块与微处理器连接。采用嵌入式技术，构建具有视频及语音的传输功能的终端盒，实现视频及语音的传输，适用于远程教学培训，结构简单，成本较低。

Description

一种基于SIP的教学培训终端

技术领域

本实用新型涉及一种终端，尤其涉及一种基于SIP的教学培训终端。

背景技术

在现在日益信息化的社会中，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人，需要的已经不再仅仅是那种房子桌子上处理文档，进行工作管理和色和国内产控制的计算机“机器”；各种各样的新型嵌入式设备在 应用数量上已经远远超过通用计算机，任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到mp3,PDA等微型数字产品，达到网络家电，智能家电，车载电子设备。而在工业和服务领域中，使用嵌入式技术的数字机床、智能工具、工业机器人、服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。

   嵌入式系统可以成为后PC时代和后网络时代的新秀。与传统的通用计算机，数字产品相比，利用嵌入式技术的产品尤其自己的特点：

1、由于嵌入式系统采用的是微处理器，实现相对单一的功能，采用独立的操作系统，所以往往不需要大量的外围器件。因而在体积上，功耗上有其自身的优势。相比之下，一个使用Windows CE的PDA，仅靠机内电源就可以使用几天，而任何一台笔记本仅仅能够支持3小时左右。

2、嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物，是一门综合技术学科。由于空间和各种资源相对不足，嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。

3、嵌入式系统是一个软硬件高度结合的产物。为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。片上系统，板上系统的实现，使得以pda等为代表的这类产品拥有更加熟悉的操作界面和操作方式，比着传统的商务通等功能更加完善，实用。

4、为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联(如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。

5、因为嵌入式系统往往和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。

虽然嵌入式系统这一名词在最近几年才成为流行。但早在80年代，国际上就有一些IT组织、公司，开始进行商用嵌入式系统和专用操作系统的研发。从硬件方面讲，32或64位微处理器是目前嵌入式系统的核心，它们的使用同样也是未来发展的一大趋势。 为了抢占这个无限广阔的市场，各大硬件厂商竞相推出产品，包括Intel，Motorola，Philip，AMD等等均不甘示弱，几乎每个月都有新产品出现。近来Microchip推出具有数字信号处理能力的微控制器（DSC），Atmel也推出针对消费市场的可编程系统芯片（PsoC）。市场之争日益激烈，同时也给嵌入式技术的发展带来了无限活力。

未来的几年内，随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能(电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元，2000年达到13000亿美元，预计2005年，销售额将达18000亿美元。

进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。所有上述产品中，都离不开嵌入式系统技术。象前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒，核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。在个人领域中，嵌入式产品将主要是个人商用，作为个人移动的数据处理和通讯软件。由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面，GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很大的亲和力。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。

目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。

嵌入式系统虽然得到较为广泛的应用，但是目前还没有利用嵌入式系统构建结构简单的教学培训终端，目前的远程教学培训一般采用计算机或手机进行图像及语音的交互，但是，对于远程教学培训来说，仅需实现图像及语音的交互即可，无需应用计算机或手机的其它强大功能，显然，采用计算机或手机进行远程教学培训造成极大的资源浪费，增加教学培训成本，不利于组建远程教学培训的教室或远程会议室。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于SIP的教学培训终端，这种基于SIP的教学培训终端适用于远程教学培训，结构简单，成本较低。采用的技术方案如下：

一种基于SIP的教学培训终端，包括显示器、摄像头、话筒和耳机，其特征是：还包括终端盒，终端盒包括盒体、微处理器、图像采集模块、音频控制器、按键模块、显示接口、模拟视频输入/输出接口和以太网接口；微处理器和图像采集模块均设置在盒体中；按键模块设置在盒体的顶部外面，按键模块与微处理器连接；音频控制器、显示接口、模拟视频输入/输出接口和以太网接口均设置在盒体的侧壁上；显示器通过显示接口与微处理器连接；话筒和耳机通过音频控制器与微处理器连接；摄像头通过模拟视频输入/输出接口与图像采集模块连接，图像采集模块与微处理器连接；以太网接口与微处理器连接。

采用嵌入式技术，构建具有视频及语音的传输功能的终端盒，在软件上采用SIP（会话发起协议），实现视频及语音的传输，实现终端与终端之间、终端与手机之间、终端与计算机之间的交互，适用于远程教学培训，结构简单，成本较低，更适用于组建远程教学培训的教室或远程会议室。视频及语音的传输过程如下：图像采集模块通过模拟视频输入/输出接口（CVBS IN/OUT）采集摄像头的模拟视频信号，并进行编码，转化为数字视频信号，然后上传给微处理器，在微处理器进行编码、压缩，最后通过以太网接口传送给远程终端；远程终端的视频信号通过以太网接口传输给微处理器，在微处理器进行解压、解码，然后通过显示器进行显示；音频控制器采集话筒的音频信号，上传给微处理器经软件编码后，通过以太网接口传输给远程终端；远程终端的音频信号经以太网接口传输给微处理器，经软件解码后，通过音频控制器输出给耳机，进行音频播放。

上述按键模块包括一组按键，用于密码输入或简单的选择、确认操作。

上述以太网接口采用一般RJ45接口，是10/100M的自适应网络接口，支持局域网和PPPOE。

上述音频控制器一般采用AC97控制器，支持独立的PCM立体声音频输入，单声道MIC输入和PCM立体声音频输出。

上述图像采集模块采用TVP5150芯片。

软件方面包括两个部分，系统软件和应用软件。嵌入式操作系统是嵌入式软件平台的核心部分，它具备一般的操作系统包括的基本功能：任务调度、内存管理、中断处理、操作系统与用户的借口，同时，它还具有自己独特的优势。嵌入式应用对操作系统的要求主要是:功能专一高效，高度节约资源，启动速度快，有些系统需要实时性。Linux的特点使得它天生就是一个适合嵌入式开发和应用的操作系统。嵌入式Linux除了本身体积较小以外，用户还可以自己裁剪内核。用户可以根据不同的任务来选定特定的内核模块，而将不用的部分去掉，减少体积，从根本上解决了体积和功能的矛盾。具有很高的可靠性和健壮性。强大的网络支持功能。具有广泛的硬件支持特性。无论是RISC还是CISC，32位还是64位等各种处理器，Linux己经被移植到多种硬件平台。同时，Linux还是一个免费软件，并已公开源代码，只要不违反GPL协议，就可以自由应用和发布Linux。这里主要完成的工作是，在硬件设计完成后进行驱动的开发，完成操作系统到我们终端的移植工作。

会话层使用SIP/SDP协议，其中SIP负责会话的建立、管理和终止；SDP负责会话的协商，包括传输方式的选择等协商工作；在程序中，使用一个SIP的库exosip2,来构成标准的SIP信令。建立了会话后，采集摄像头的数据，然后进行编码，同时采集音频的数据，然后打包成RTP（实时传输协议）包，然后通过TCP/IP发送给远端的会话参与者；同时也接受远端发来的图像和音频数据，然后通过进行图像解码工作，利用软件解码音频，然后把图像回放，即通过显示器进行显示，同时把音频数据放到WM9714芯片，则在耳机上就能听到远端发来的声音。

这里会话建立的过程，是通过 exosip2库来完成，主要工作构建SIP消息，并解析SIP消息，完成会话的建立和协商等工作。会话建立后，利用mediastreamer2采集图像数据和音频数据形成音、视频流，然后通过ORTP库把这些数据封装成RTP包，再通过linux的TCP/IP协议把数据发送出去。在会话建立后，音视频的接受是在同时进行的，这里的过程和发送相反，先接收数据，然后解析，最后再回放。

SIP（Session Initiation Protocol，会话发起协议）是一个重要的信令协议，它正在迅速被电信业采用，以构建下一代应用程序。SIP SIP协议是VolP系统中运用最广泛的信令控制协议，它保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，占据核心地位。SIP协议和SDP (Session Description Protocol，会话描述协议)、RTP(Real Time Transport Protocol，实时传输协议)等相关协议配合能为用户提供一套完整的IP电话业务解决方案，这也是现在SIP协议的主要应用领域。通过利用SIP扩展，SIP还可以为用户提供一些高级业务，例如语音邮件、呼叫转移、第三方呼叫控制、电话会议和视频电话等。

作为本实用新型的优选方案，所述微处理器包含MFC模块。微处理器包含MFC模块，对图像数据进行硬件编码、解码，确保视频数据传输的流畅性，达到更好的图像处理效果。MFC是Multi Format Codec的缩写，中文释义：多格式编码器，是微处理器内部一种支持多种硬件编码方式的硬件电路，能够编码/解码 MPEG-4/H.263/H.264（30fps）等多种格式的多媒体影像。

作为本实用新型进一步的优选方案，还包括数字相机接口，数字相机接口与微处理器连接。数字相机接口用于直接与数字相机连接，提供另一种视频采集方式，使本教学培训终端的使用方式更加灵活。

作为本实用新型进一步的优选方案，还包括WIFI模块，WIFI模块设置在盒体中并与微处理器连接。通过设置WIFI模块，实现图像及语音的近距离交互。

作为本实用新型进一步的优选方案，还包括无线网卡插槽，无线网卡插槽设置在盒体的侧壁上并与微处理器连接。通过设置无线网卡插槽，在无线网卡插槽中插入无线网卡，实现无线上网，进行图像及语音的无线远程交互。

作为本实用新型进一步的优选方案，还包括USB接口，USB接口设置在盒体的侧壁上并与微处理器连接。通过USB接口可以实现软件系统的简易升级，以及文件的传输。

作为本实用新型进一步的优选方案，还包括串行接口，串行接口设置在盒体的侧壁上并与微处理器连接。通过设置串行接口，用于鼠标、键盘等的连接，使得操作更加方便。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

本实用新型采用嵌入式技术，构建具有视频及语音的传输功能的终端盒，在软件上采用SIP（会话发起协议），实现视频及语音的传输，实现终端与终端之间、终端与手机之间、终端与计算机之间的交互，适用于远程教学培训，结构简单，成本较低，更适用于组建远程教学培训的教室或远程会议室。

附图说明

图1是本实用新型优选实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本实用新型的优选实施方式做进一步的说明。

如图1所示，这种基于SIP的教学培训终端，包括显示器1、摄像头2、话筒3、耳机4和终端盒5，终端盒5包括盒体501、包含MFC模块的微处理器502、图像采集模块503、音频控制器504、按键模块505、显示接口506、模拟视频输入/输出接口507、以太网接口508、数字相机接口509、WIFI模块510、无线网卡插槽511、USB接口512和串行接口513；微处理器502、图像采集模块503和WIFI模块510均设置在盒体501中；按键模块505设置在盒体501的顶部外面，按键模块505与微处理器502连接；音频控制器504、显示接口506、模拟视频输入/输出接口507、以太网接口508、数字相机接口509、无线网卡插槽511、USB接口512和串行接口513均设置在盒体501的侧壁上；以太网接口508、数字相机接口509、WIFI模块510、无线网卡插槽511、USB接口512和串行接口513均与微处理器502连接；显示器1通过显示接口506与微处理器502连接；话筒3和耳机4通过音频控制器504与微处理器502连接；摄像头2通过模拟视频输入/输出接口507与图像采集模块503连接，图像采集模块503与微处理器502连接；盒体501的侧壁上还设置有电源接口514和电源开关515。

上述包含MFC模块的微处理器502采用三星公司的S3C6400或S3C6410应用处理器芯片。

上述图像采集模块503采用TVP5150芯片。

上述音频控制器504采用AC97控制器。

上述以太网接口508采用RJ45接口。

视频及语音的传输过程如下：图像采集模块503通过模拟视频输入/输出接口507（CVBS IN/OUT）采集摄像头2的模拟视频信号，并进行编码，转化为数字视频信号，然后上传给微处理器502，在微处理器502通过其自带的MFC模块进行硬件编码、压缩，最后通过以太网接口508传送给远程终端；远程终端的视频信号通过以太网接口508传输给微处理器502，在微处理器502通过其自带的MFC模块进行硬件解压、解码，然后通过显示器1进行显示；音频控制器504采集话筒3的音频信号，上传给微处理器502经软件编码后，通过以太网接口508传输给远程终端；远程终端的音频信号经以太网接口508传输给微处理器502，经软件解码后，通过音频控制器504输出给耳机4，进行音频播放。采用嵌入式技术，构建具有视频及语音的传输功能的终端盒5，在软件上采用SIP（会话发起协议），实现视频及语音的传输，实现终端与终端之间、终端与手机之间、终端与计算机之间的交互，适用于远程教学培训，结构简单，成本较低，更适用于组建远程教学培训的教室或远程会议室。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于SIP的教学培训终端，包括显示器、摄像头、话筒和耳机，其特征是：还包括终端盒，终端盒包括盒体、微处理器、图像采集模块、音频控制器、按键模块、显示接口、模拟视频输入/输出接口和以太网接口；微处理器和图像采集模块均设置在盒体中；按键模块设置在盒体的顶部外面，按键模块与微处理器连接；音频控制器、显示接口、模拟视频输入/输出接口和以太网接口均设置在盒体的侧壁上；显示器通过显示接口与微处理器连接；话筒和耳机通过音频控制器与微处理器连接；摄像头通过模拟视频输入/输出接口与图像采集模块连接，图像采集模块与微处理器连接；以太网接口与微处理器连接；图像采集模块通过模拟视频输入/输出接口采集摄像头的模拟视频信号，并进行编码，转化为数字视频信号，然后上传给微处理器，在微处理器进行编码、压缩，最后通过以太网接口传送给远程终端；远程终端的视频信号通过以太网接口传输给微处理器，在微处理器进行解压、解码，然后通过显示器进行显示；音频控制器采集话筒的音频信号，上传给微处理器经软件编码后，通过以太网接口传输给远程终端；远程终端的音频信号经以太网接口传输给微处理器，经软件解码后，通过音频控制器输出给耳机，进行音频播放。

2.如权利要求1所述的基于SIP的教学培训终端，其特征是：所述微处理器包含多格式编码器。

3.如权利要求1或2所述的基于SIP的教学培训终端，其特征是：还包括数字相机接口，数字相机接口与微处理器连接。

4.如权利要求1或2所述的基于SIP的教学培训终端，其特征是：还包括WIFI模块，WIFI模块设置在盒体中并与微处理器连接。

5.如权利要求1或2所述的基于SIP的教学培训终端，其特征是：还包括无线网卡插槽，无线网卡插槽设置在盒体的侧壁上并与微处理器连接。

6.如权利要求1或2所述的基于SIP的教学培训终端，其特征是：还包括USB接口，USB接口设置在盒体的侧壁上并与微处理器连接。

7.如权利要求1或2所述的基于SIP的教学培训终端，其特征是：还包括串行接口，串行接口设置在盒体的侧壁上并与微处理器连接。

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