一种视频设备流量监测软件的设计
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摘 要：针对在研的视频数字化设备开发了一种视频流量监测系统。该系统采用微软MFC的API技术设计，通过通信接口接收流量信息，并经信号处理后实时显示视频设备的流量信息。应用结果表明，该监测系统运行稳定可靠，监测精度高，具有一定的实用性和推广价值。
关键词： 视频设备； 视频流量； MFC； 监测
Visual C++是美国微软公司推出的目前使用极为广泛的可视化编程环境，它具有以下特点：(1)Developer Studio 由一套集成工具构成，用于开发Win32环境下运行的应用程序；(2)提供了具有功能强大的向导工具(如MFC AppWizard、ClassWizard、MFC ActiveX Control Wizard, ISAPI Extension Wizard、 ATL COM AppWizard和Custom AppWizard) 简化Win32应用程序开发；(3)MFC类库支持多线程应用程序开发； (4)具有Windows Socket和MAPI支持，可与网络和E-mail链接；(5)MFC类库封装Win32 Internet、ActiveX、ISAPI等功能使编程更容易。
随着Visual C++的广泛应用，人们归纳出使用Visual C++编写Windows应用程序的三种方法：(1)直接调用Win32 API应用程序编程接口函数，大量程序代码须由用户自己编写；(2)使用MFC类库和ATL(活动模板库)直接编写应用程序，相对方便容易；(3)既使用MFC 类库和ATL,也使用向导(Wizards)编写。第三种方法是最方便简单的。它首先用MFC AppWizard、MFC ActiveX ControlWizard、ISAPI Extension Wizard和ATL COM AppWizard生成基本框架结构，用ClassWizard建立应用程序类、消息处理和数据处理或定义控件属性、事件、方法，将要求的功能源码添加到相应类中。本文将研究利用Visual C++的MFC类等API库实现视频数字化设备流量监测软件的设计[1]。
1 视频流量监测软件设计
为了验证设计的视频数字化设备性能，需对视频流量进行监测，笔者采用Visual C++集成开发环境对其监测软件进行开发。该视频数字化设备监测软件要求能够同时测试和显示8路视频流量信息和状态。为实现8路视频流量的接收，则需要在网络通信组件中添加组播方式。通过设置定时功能对某一段时间输出的流量进行累加统计并定时显示从而验证视频数字化设备能否达到性能指标要求。
1.1 面向对象技术和方法的应用
首先定义一个项目的工程名，然后在定义的工程中根据Visual C++的功能向导工具生成工程视类、工程文档类、工程主框类及其成员函数。在这些对象的具体实现中，大部分都直接使用了底层的Windows API函数，与其他使用第三方控件和接口实现的方式相比，使用更灵活、功能更强大、运行效率更高[2]。在这些类中分别构造定义网络通信函数、组播方式处理程序、数据处理函数、缺省文件读取函数、查询判别函数、视类定时显示函数等关键函数。通过这些函数实现网络通信和数据处理以及定时流量和状态显示等功能。图1是视频监测系统的几个封装类示意图。
1.2 视频监测软件架构方法
本系统运用MFC类库丰富的Windows API性能，首先从CAsyncSocket类中派生构造CNewSocket网络通信子类，在CNewSocket子类的一个成员函数OnReceive(int nErrorCode)里调用MFC类库中的ReceiveFrom( )函数对视频设备流量进行接收。利用CObject类派生的CGrouptestObject表达和封装测试对象的数据内容，用派生的CGrouptestMain类表达标题内容，利用由CDocument派生的CGrouptestDoc表达和封装数据处理内容，用CView派生的GrouptestView表达和封装测试对象的多种外观和视觉侧面，从而实现数据的管理与表达分开，使程序结构更清晰，开发效率更高。
在Visual C++ 的Main/Document/View结构中有：SDI(单文档界面)和MDI(多文档界面)方式，VC++的Application Framework会根据用户选择自动产生代码框架，使用非常方便[3]。其中SDI只支持一种文档结构，一个SDI程序一次只能处理一个文档对象；MDI接口可支持多种文档，并可同时处理多个文档对象。本文采用了MDI结构，以便对监测对象进行扩展。具体对象间的通信和连接关系如图2所示。
1.3 网络通信的建立
在CNewSocket类中网络通信函数NewSocket.cpp定义了网络通信接收的方式。在CNewSocket类中的接收函数OnReceive( )内容为：
void CNewSocket::OnReceive(int nErrorCode)
{ char szRecv[MAXSIZE]；while(TRUE) {
NumRead=ReceiveFrom(szRecv,MAXSIZE,
SenderAddr,SenderPort)；
if(NumRead==SOCKET_ERROR) break； }
((CGrouptestDoc*)pParent)->ReadDataProc()；
CAsyncSocket::OnReceive(nErrorCode) ； }
其中ReceiveFrom( )接收的网络流量(字节)，再转移给数据处理函数ReadDataProc()处理。SenderAddr是发送地址，SenderPort是发送端口，NumRead是接收的字节数大小，ReadDataProc()则是位于文档类中的数据处理函数，它用于处理和显示接收的数据。
为接收多个视频设备流量，需加入组播方式。在组播方式加入后需要获取主机地址。其中GetHostIPAddress()是取主机地址函数。
LPSTR GetHostIPAddress(void)
{if(gethostname(MyName,80)==SOCKET_ERROR)
return NULL； //获得主机名
if(!(thisHost=gethostbyname(MyName)))
return NULL；memset((void*)&in,sizeof(in),0) ；
in.s_addr=*((unsigned long*)thisHost->h_addr_list[0])；
if(!(ptr=inet_ntoa(in)))
return NULL；
IP =new char[strlen(ptr)-1] ；
strcpy(IP,ptr)；
return IP；} //得到主机IP地址
gethostname()函数是取本地主机的名字，gethostbyname()函数则是获取本地主机名字对应的结构指针。
在CGrouptestDoc文档类的成员函数OnNewDocument()中加入组播地址：
BOOL CGrouptestDoc::OnNewDocument(){
mipadd=GetHostIPAddress()； //取主机地址
if(!mipadd) { AfxMessageBox("取主机地址失败")；
return FALSE； }
if(!m_pNamePort->Create(LOCALPORT,SOCK_DGRAM,
FD_READ,mipadd)) {
AfxMessageBox("建立套接口失败")；return -1；}
for(int i=0；i<8；i++) {
mreq.imr_multiaddr.s_addr=
inet_addr(mon[i].ipdest) ；
mreq.imr_interface.s_addr=INADDR_ANY;
if(m_pNamePort->SetSockOpt(
IP_ADD_MEMBERSHIP,(char*)&mreq, sizeof(mreq),
IPPROTO_IP)<0)
{ return -1；}} //加入组播地址
return TRUE；}
该成员函数中由函数GetHostIPAddress( )获得主机IP地址，再由函数Create( )建立套接口，设定多目的地址和端口地址后通过函数SetSockOpt( )加入组播地址。从而获得8组视频流量显示。
1.4 数据处理
数据处理函数是对接收的8个视频网络设备端口视频流量进行分组统计。在CGrouptestDoc文档类中建立数据处理成员函数：
void CGrouptestDoc::ReadDataProc()
{ if(NumRead>0) {
i= iLookup(SenderPort,SenderAddr)；
if (i !=0xff) { //匹配则执行处理
switch(SenderPort) {
case LOCALPORT2： //源端口1
if(SenderAddr==ipaddrbuf[0])
{totle1=totle1+NumRead； //流量计数累加
totle=totle1； } ……；break；
case LOCALPORT1：……； break；}
mon[i].totle=totle；mon[i].ipstr=SenderAddr；
mon[i].flag=1；} } } //置统计数据标志
该项目文档的成员函数ReadDataProc()先通过iLookup()函数确定视频流量在界面上源地址和目标地址所应该对应的位置。然后累加统计每路流量并在规定的时间动态地显示所接入的各路视频设备的流量。最多可以显示8路视频流量。
视频流量监测开始时首先要赋给源网络地址和目标网络地址。通过初始化时读取配置文件函数ReadIniFile()设定网络源地址和网络目标地址。此函数先读取配置文件，再通过Ini_IP_TcConvert()函数变换为判别的4组 ipaddrbuf字符对应的目的网络地址。iLookup()是查询判别分组函数，它通过设定不同源端口确定几个分组次序，在此不予分析。
1.5 视频流量显示
视频流量显示是在项目视类函数中实现的。在视类初始化更新函数OnInitialUpdate()中启动定时器[4]。SetTimer()是定时器控制函数，能使视频流量在其界面上每秒定时显示。
void CGrouptestView::OnInitialUpdate(){
SetTimer(ID_CONT_TOL,1000,NULL) ；}
通过位于CGrouptestView视类中的定时器函数显示每秒更新的视频流量值：
Void CGrouptestView::OnTimer(UINT nIDEvent) {
t=CTime::GetCurrentTime()； //获得当前时间
timestr=t.Format("%c")； //窗口显示
m_source.SetWindowText(timestr) ;
TRACE(timestr+"n");SetEvent(hzero); pDoc=Get-
Document()；
if(nIDEvent==1) { pDoc->ReadDataProc()；
for (i=0；i<8；i++){ if (mon[i].flag) {
//判标志位，如果零则显示置空
mon[i].flag=0； totletmp[i]=(float)
(8*mon[i].totle/(1.0*1000*1000)) ；
tolstr[i].Format("%2.3f Mbps",totletmp[i]) ；
switch(i) { case 0:
//网络地址和流量显示
m_tol0.SetWindowText(tolstr[i])；
m_dest0.SetWindowText(mon[i].ipdest)；
m_ip0.SetWindowText(mon[i].ipstr)；
if(totletmp[i]>0.1) //流量极下限
m_status0.SetIcon(h_green) ； //正常
else {m_status0.SetIcon(h_red)；
//故障m_tol0.SetWindowText
("0.000 Mbps")；}
break；……} }else { mon[i].totle=0；
switch(i){ case 0:
//显示清空流量值m_tol0.SetWindow-
Text("0.000 Mbps")；
m_status0.SetIcon(h_red) ；
break；……；break；} } } }
UpdateData(FALSE)； //显示更新
for(int k=0；k<8；k++) { //数据清零
mon[k].totle=0；totle1=0； //计数清零
┉┉ } CFormView::OnTimer(nIDEvent)；}
在界面框架顶端添加标题和版本显示[5]：
BOOL CGrouptestApp::InitInstance()
{ m_pMainWnd->ShowWindow(SW_SHOW) ；
m_pMainWnd->SetWindowText(
"XX视频流量监测系统")；
m_pMainWnd->UpdateWindow();return TRUE;}
视频流量监测系统软件实际运行图如图3所示。
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