hope_wisdom的技术博客

一提起架构设计，很多人会觉得有点“高大上”，普通程序员平时接触不到这些东西。还有些人觉得架构设计是个“伪概念”，“假大空”，没什么实际内容，做好程序员“码代码”的本职工作就够了。实际上，架构设计既不是“镜中花，水中月”，也不是“远在天边，遥不可及”。用好了架构设计，可以为我们的编程提供坚实的“地基”和“骨架”，大大方便了后期的维护和扩展工作。

通常情况下，IPC设备均有Led指示灯，用于指示电源状态、网络状态、与平台的连接状态等。有的设备有一个Led指示灯，有的设备有两个Led指示灯，一般为红蓝灯或红绿灯。Led指示灯工作时，有三种状态：常亮、常灭和闪烁。闪烁状态实际上是按一定的频率切换亮和灭。嵌入式开发时，一般通过GPIO引脚输出高低电平来控制Led指示灯的亮和灭。因此，在封装Led指示灯之前，我们需要先封装GPIO的实用类。

白光灯主要有两种用途：一是全彩夜视和智能夜视时，点亮白光灯，视频画面是全彩的，可有效提升视频画面的夜间效果；二是发生区域入侵、人脸识别等事件时，可以进行灯光报警，用于震慑或提醒相关人员。并不是所有的IPC设备均有白光灯，一般情况下，只有用于室外或庭院的枪机带有白光灯，用于室内的云台机不带白光灯。和Led指示灯一样，白光灯也是通过GPIO管脚的高低电平来控制亮、灭和闪烁的。

IPC设备上一般都有复位键，长按复位键，可恢复出厂设置。有时候，短按复位键可用于执行重新配网等操作。除了复位键，云台机上可能还有用于双向对讲的扩展按键。按下扩展按键，可开启对讲，再按一下，可停止对讲。

SD卡主要用于存储IPC设备端的端侧录像，以用于后续的点播和下载。因为在公有云和私有云上存储录像一般是按月或按年收费的，一些用户可能不会订购云存套餐。此时，端侧的SD卡录像就发挥了重要作用，可以为用户存储少则几天，多则一两个月的录像。IPC设备上一般都有SD卡的卡槽，用于插入标准SD卡或Micro SD卡（也叫TF卡）。在这一节，我们只会介绍与SD卡本身有关的内容，包括：获取SD卡的容量信息、格式化SD卡、获取SD卡的状态等。至于录像文件的存储格式、录像文件的读写等功能，则放到后面的章节专门介绍。

嵌入式开发中，一般将Flash划分成多个分区进行使用，每个分区对应一块特定的数据。基本上所有的嵌入式程序都有uboot、kernel和rootfs这三个通用的分区，有的嵌入式程序还有程序分区、数据分区、网页分区等。开发IPC设备时，设备上的配置信息和序列号、mac地址等认证信息一般加密存储在一个单独的分区中。对接某些平台时，可能还需要一个可读可写的数据目录，这个数据目录和对应的文件系统也可以放在一个单独的分区。

IPC设备通常有三种配置信息：一是默认配置，存储了设备所有配置项的默认值，默认配置是只读的，不能修改；二是用户配置，存储了用户修改过的所有配置项；三是私有配置，存储了程序内部使用的一些配置项，比如：固件升级的URL、固件升级标志位等。恢复出厂设置的操作，实际上就是将用户配置的内容清空，从而将配置项的值还原成默认配置。配置信息实际上是多个键值对，键可以使用字符串来标记，值可以有多种形式，比如：整型、字符串型、布尔型，还可以是更为复杂的结构。

为了保证嵌入式程序能够长时间稳定地运行，需要加入狗监控机制。狗监控的原理为：应用程序需要每隔一段时间来喂狗或保活，如果应用程序崩溃或者内核崩溃，导致长时间无法喂狗，则狗将超时，会自动重启系统。部分IPC芯片提供了硬件狗，对于没有硬件狗的，需要自行实现软件狗。Linux内核自带了一个软件狗的实现，用于监控系统的运行情况。内核软件狗模块通过/dev/watchdog这个设备与用户空间程序进行通信，用户空间程序一旦打开/dev/watchdog设备，就会导致在内核中启动一个定时器。

IPC设备一般都带有网口，支持以有线网络方式接入NVR和其他平台。有线网络的使用比较简单，主要操作有：设置IP地址、子网掩码、网关、DHCP等。在封装有线网络前，我们需要先封装DHCP客户端管理类，用于管理各种网络的DHCP功能。

Wifi有多种工作模式，比如：STA模式、AccessPoint模式、Monitor模式、Ad-hoc模式、Mesh模式等。但在IPC设备上，主要使用STA和AccessPoint这两种模式。下面分别进行介绍。STA模式：任何一种无线网卡都可以运行在此模式，这种模式也是无线网卡的默认模式。在此模式下，无线网卡发送连接与认证消息给热点。热点完成认证后，返回成功认证的消息，此时网卡成功接入无线网络。AccessPoint模式：也叫AP模式，在一个无线网络环境中，无线热点作为一个主设备，工作于主模式。

在线程Run函数中，会根据当前工作模式选择调用Run_Station还是Run_AP。在Run_Station函数中，会根据当前的工作步骤分别调用Station_Init、Station_StartAuth、Station_CheckLink、Station_ConfigNetwork、Station_CheckNetwork等函数。在Run_AP函数中，会根据当前的工作步骤分别调用AP_Init、AP_Auth、AP_StartDHCPServer、AP_CheckNetwork等函数。

对于具有多个网络接口的IPC设备，一般需要对其进行网络的切换和管理。比如云台机，可能既有有线网络，又有Wifi网络，当Wifi网络异常时，能否自动切换到有线网络，就涉及到网络的管理。

IPC一般都会有本地存储的需求，插入TF卡或SD卡后，会在卡中进行录像文件的存储。录像存储一般有两种方式：文件存储和流式存储。文件存储有以下三个问题：一是最后一个录像文件可能由于异常断电而丢失，或者无法使用；二是录像文件一般采用mp4格式，而mp4文件有某些限制，比如：只支持AAC编码格式，不支持ADPCM、G711A等编码格式；三是获取录像文件的连续时间段不方便（用于客户端展示时间轴）。流式存储有以下四个问题：一是需要一下子缓存若干秒的所有媒体数据，耗费的内存比较多；

在线程的Run函数中，会将m_listRecordFrame中的音视频数据取出，并写入磁盘中。WriteVideoFrame和WriteAudioFrame接口中，从内存池中取出合适大小的内存，将音视频帧写入其中，并放入队列中保存起来。在本专栏中，我们只实现了时间轴方式存储录像的接口，文件方式存储录像的接口、图片存储和报警事件存储的接口相对来说比较简单，这里就略去不表了。Init接口中，调用了CMediaDisk类的Init接口，并分配了内存池。线程Run函数中，会从保存的队列中取出一帧数据，并写入磁盘。

CMediaDisk类真正实现了录像文件的存储、查询和点播。存储录像文件时，需要满足以下的几个基本需求：1、异常断电不能丢失数据。2、录像既支持普通文件的查询方式，也支持时间轴的查询方式。3、修改设备时间时，不能够丢失已有录像和数据。向后修改时间时，如果当前时间已有录像，则不覆盖老数据；直到有未录像的时间段时，才再次写入新数据。4、支持删除媒体文件，也支持按时间段删除。5、支持标记录像文件、抓拍文件，也支持按时间段标记。6、支持自动覆盖最老的文件。7、支持多个设备、多路视频的录像存储。

在IPC中，有时候需要对声音的大小进行检测。当声音的分贝数超过一定阈值时，一般会联动进行抓图、录像等动作。声音的采集与具体的芯片方案有关，但声音的检测与芯片方案关系不大，我们可以采用软件算法的方式来进行处理。