張念　陳碧偉

摘要摘要：會話初始化協(xié)議SIP是一種應(yīng)用層控制協(xié)議，可方便地創(chuàng)建、修改和釋放多媒體會話，目前已被應(yīng)用于移動互聯(lián)智能家居，其特點是易用、低成本?；诖耍肧IP作為網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、SPI作為串口通訊接口，采用Eclipse和Android作為開發(fā)工具，實現(xiàn)一套支持多媒體播放，能夠與智能手機交互的梯口機系統(tǒng)。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅能夠遠程獲取和管理訪客信息，而且可以隨時隨地接收社區(qū)廣播及各種推送信息，有效提高社區(qū)生活的安全性、便捷性和智能化水平。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：SIP協(xié)議；SPI接口；移動互聯(lián)；梯口機

DOIDOI：10.11907/rjdk.162834

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）005007204

0引言

梯口機，又稱門口機或?qū)χv主機，是指樓宇單元門口裝的對講系統(tǒng)。梯口機系統(tǒng)，又叫梯口機交互系統(tǒng)，用來完成梯口機（主機）與終端之間的信息交換。上世紀90年代以來，隨著國內(nèi)房地產(chǎn)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，門禁及樓宇對講系統(tǒng)快速發(fā)展，許多先進的技術(shù)，如生物識別技術(shù)（指紋識別、虹膜識別等）逐步應(yīng)用于門禁系統(tǒng)。

近年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的快速發(fā)展，樓宇對講系統(tǒng)也從早期的模擬系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，尤其是智能手機的普及，利用手機端與梯口機進行信息交互成為可能。與傳統(tǒng)梯口機終端相比，智能手機不僅攜帶方便，而且可以遠距離接收梯口機發(fā)來的各種信息（如訪客信息、社區(qū)公告等），非常安全、便捷。

基于此，本文探討基于Eclipse平臺及Android技術(shù)，運用SIP協(xié)議實現(xiàn)梯口機與智能手機間的通訊，設(shè)計一套具有多媒體播放功能、能夠進行無線互聯(lián)的梯口機交互系統(tǒng)。

1基本概念

1.1SIP協(xié)議

1999年，IETF（Internet Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程任務(wù)組）提出了SIP（Session Initiation Protocol，會話初始化協(xié)議）?；谠搮f(xié)議，可以方便地創(chuàng)建、修改和釋放（終止）一個或多個參與者的會話。SIP協(xié)議廣泛應(yīng)用于下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN，Next Generation Network）、電路交換（CS，Circuit Switched）及IP多媒體子系統(tǒng)（IMS，IP Multimedia Subsystem）[1，2]。

SIP是一個基于文本的控制協(xié)議，工作于應(yīng)用層，借鑒HTTP協(xié)議，特別適合用來實現(xiàn)基于因特網(wǎng)的多媒體會議系統(tǒng)。SIP協(xié)議采用C/S架構(gòu)，主要通過代理服務(wù)器來完成用戶呼叫的建立過程，易于擴展，也容易實現(xiàn)。SIP協(xié)議支持代理、定位、重定向、登記（注冊）等功能，支持移動用戶，與RTP/RTCP、RTSP、SDP、DNS等配合，可支持和應(yīng)用于語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒業(yè)務(wù)，同時可應(yīng)用于Instant Message（即時消息，與QQ類似）等特色業(yè)務(wù)。圖1為SIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本構(gòu)成。

由圖1可以看出，SIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由5個部分組成：用戶代理（User Agent）、代理服務(wù)器（Proxy Server）、位置服務(wù)器（Location Server）、重定向服務(wù)器（Redirect Server）、登記（注冊）服務(wù)器（Registrar Server），分別描述如下：

（1）用戶代理。一個發(fā)起和終止會話的實體，包含兩個功能實體：用戶代理客戶端（UAC，User Agent Clients）和用戶代理服務(wù)端（UAS，User Agent Server）。其中，UAC為發(fā)起SIP事務(wù)請求的功能實體，UAS為接收SIP事務(wù)請求的功能實體，二者都有權(quán)終止呼叫。

（2）代理服務(wù)器。與位置服務(wù)器和重定向服務(wù)器有聯(lián)系，為其它的客戶機提供代理服務(wù)，進行SIP消息接收與轉(zhuǎn)發(fā)功能，對SIP請求及響應(yīng)進行路由。

（3）位置服務(wù)器。是一個數(shù)據(jù)庫，用于存放終端用戶的當前位置信息，為代理服務(wù)器或重定向服務(wù)器提供被叫用戶可能的位置信息。

（4）重定向服務(wù)器。與位置服務(wù)器有聯(lián)系，將用戶新的位置返回給呼叫方，呼叫方可根據(jù)得到的新位置重新呼叫。與代理服務(wù)器不同的是，重定向服務(wù)器不會發(fā)起對自己的呼叫；與用戶代理不同的是，重定向服務(wù)器不會主動終止呼叫，也不接受呼叫終止。

（5）登記服務(wù)器。接受Register注冊請求，完成用戶地址的注冊，可以支持簽權(quán)功能。

1.2SPI接口

SPI （Serial Peripheral Interface，串行外圍接口）是摩托羅拉公司開發(fā)、用以實現(xiàn)微控制器（MCU，Microcontroller Unit）與外圍設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的低成本、易用接口。與標準串行接口不同，SPI是一個同步協(xié)議接口，全雙工通信，所有傳輸參照同一個共同的時鐘，該同步時鐘信號由主機產(chǎn)生[3]。

SPI有3個寄存器：控制寄存器SPCR，狀態(tài)寄存器SPSR，數(shù)據(jù)寄存器SPDR。外圍設(shè)備包括閃存、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動器等。

SPI總線一般有4根，分別為：串行時鐘線SCLK、主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機選擇線NSS。

在點對點通信中，SPI接口由于不需要尋址操作，顯得非常高效。本文采用SPI作為數(shù)字單元機（數(shù)字廣告單元機）與主板上MCU之間的通訊規(guī)范。

1.3Eclipse平臺及Android技術(shù)

Eclipse是著名的跨平臺自由集成開發(fā)環(huán)境（IDE），最初由IBM開發(fā)，用以替代Visual Age for Java，2001年11月貢獻給開源社區(qū)，現(xiàn)在由Eclipse基金會（一個非營利性軟件供應(yīng)商聯(lián)盟）管理。Eclipse最初主要用于Java語言開發(fā)，現(xiàn)在，通過安裝不同插件，Eclipse可以支持不同的計算機語言，比如Python和C++等開發(fā)工具。Eclipse本身只是一個框架平臺，但由于眾多插件都支持Eclipse，使其具有其他許多IDE所不具備的靈活性。目前，許多軟件開發(fā)商基于Eclipse架構(gòu)開發(fā)自己的IDE[4，5]。

Android是一種以Linux為核心、免費、開放源代碼的操作系統(tǒng)，最早由Andy Rubin創(chuàng)辦，2005年被谷歌收購。Android平臺主要包括應(yīng)用程序（Application）、應(yīng)用程序框架（Application Framework）、庫（Libraries）、Android運行時（Android Runtime）和Linux內(nèi)核（Linux Kernel）。Android最早應(yīng)用于智能手機，后來逐漸擴展到平板電腦及其它領(lǐng)域，如電視、游戲機、數(shù)碼相機等[6]。

2需求分析

仔細分析社區(qū)住戶及社區(qū)管理需求，并參考多種梯口機系統(tǒng)，提出本系統(tǒng)的兩大功能需求。分別如圖2、圖3所示。

（1）智能門禁對講。訪客可以通過梯口機終端設(shè)備的鍵盤輸入已注冊的房間號（或住戶手機號），呼叫住戶，住戶可通過手機APP接收來自梯口機終端設(shè)備的呼叫請求，7×24小時接聽門禁來電，掌握全部訪客信息，提高系統(tǒng)的便捷性和安全性，提高社區(qū)智能化水平。

（2）多媒體實時播放。社區(qū)物業(yè)可通過梯口機平臺發(fā)布物業(yè)公告、社區(qū)新聞、圖片、視頻等信息，也可播放住戶關(guān)心的民生信息，還可播放一些觀賞性廣告信息。用戶無論在家與否，均可方便接收上述信息。

3系統(tǒng)設(shè)計

3.1門禁對講模塊

采用SIP協(xié)議實現(xiàn)梯口機與終端之間的通訊，主要包括如下兩部分：

（1）SIP信息獲取及注冊。首先獲取設(shè)備參數(shù)信息，然后訪問SIP信息獲取接口，獲取相關(guān)住戶信息、通話參數(shù)、設(shè)備SIP信息。注冊前確認SIP賬號是否更換，確認SIP賬號是否已經(jīng)測試并登錄，若處于登錄狀態(tài)則重置SD，保存上述信息至數(shù)據(jù)庫。圖4為獲取設(shè)備SIP信息及用戶信息的流程。

（2）SIP撥號。核實輸入是否有誤，有誤則彈出“輸入有誤”的窗口并語音提示；撥號前確認撥號模式是否為“梯口機/圍墻機”，若設(shè)備類型為“梯口機”則可以撥房號/手機號，若設(shè)備類型為圍墻機，則只可撥手機號碼。查找數(shù)據(jù)庫，若數(shù)據(jù)庫中無此用戶則給予提示，相關(guān)的SIP回調(diào)通知在這個MysipReceiver廣播中（SIP消息推送、SIP通話狀態(tài)、DTMF指令）。

3.2串口通訊模塊

串口通信模塊主要關(guān)注廣告單元機MCU與主控芯片A20之間的通訊。MCU與A20通過SPI接口進行通訊，其中ARM為主控芯片，MCU為從芯片（接收主芯片發(fā)送來的控制信號及數(shù)據(jù)）。A20平臺硬件模塊如圖5所示。

3.3播控模塊

播控模塊由后臺控制，一旦物業(yè)管理部門推送節(jié)目，梯口機便可接到推送通知，接口聯(lián)網(wǎng)即可獲取節(jié)目清單與即時插播清單。在網(wǎng)絡(luò)正常情況下，上述資源會先行下載到梯口機本地文件目錄下；網(wǎng)絡(luò)信號不好或中斷時，則停止下載，重新聯(lián)網(wǎng)后可繼續(xù)下載。全部資源下載完成后，發(fā)送廣播信息給播放端。

播放端接收到廣播信息后，直接到梯口機本地目錄下讀取節(jié)目信息，并解析JSON數(shù)據(jù)信息，判斷節(jié)目列表是否為空，“是”則播放播放本地默認目錄下的素材；“否”則繼續(xù)判斷素材類型（視頻or圖片），再檢測MD5校驗碼是否正確，正確則繼續(xù)播放素材資源，每播完一個素材均要進行一次MD5校驗，當出現(xiàn)MD5不正確的時候又開始播放本地默認目錄下的素材。

還有一種情況是即時插播節(jié)目，該節(jié)目優(yōu)先級較高，一旦接收到此命令，梯口機終端便開始下載該資源，下載完成即刻播放（原來播放的節(jié)目暫時中止）。即時插播節(jié)目播完，梯口機終端又回到插播前狀態(tài)。播放流程處理如圖7所示。

3.4設(shè)置模塊

設(shè)置模塊用于完成設(shè)備信息切換、網(wǎng)絡(luò)切換、基礎(chǔ)信息查看與設(shè)置。該模塊分為基礎(chǔ)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、門禁模塊、區(qū)域管理、恢復(fù)出廠設(shè)置、重啟應(yīng)用、重啟系統(tǒng)等功能設(shè)置

設(shè)置界面的按鍵操作主要是在串口通訊的基礎(chǔ)上通過虛擬按鍵傳值并通過廣播發(fā)送動作指令，在SettingBaseActivity活動中接收廣播動作，定義虛擬按鍵傳值函數(shù)以供其它Activity調(diào)用，其中，設(shè)置模塊的各個Activity都繼承SettingBaseActivity并調(diào)用定義的傳虛擬按鍵的函數(shù)來做按鍵響應(yīng)。表1為虛擬鍵值與梯口機終端按鍵的對應(yīng)關(guān)系。

4結(jié)語

經(jīng)過多輪測試，上述梯口機系統(tǒng)滿足系統(tǒng)需求，能夠?qū)崿F(xiàn)梯口機與智能手機終端的對講功能；社區(qū)管理人員可根據(jù)需要對梯口機系統(tǒng)進行設(shè)置；播放功能較流暢，能夠滿足社區(qū)信息自動推送功能。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以幫助用戶通過手機直接與梯口機訪客通信，及時掌握訪客信息，既方便又安全；多媒體播放功能可以實時播放民生信息，增強社區(qū)服務(wù)水平；物業(yè)信息等可以通過圖片、視頻等無紙化手段推送，提高了小區(qū)智能化水平，同時減少紙張帶來的環(huán)境污染問題。綜上所述，該系統(tǒng)的使用，會大大增強社區(qū)管理與服務(wù)的便捷性、智慧性、規(guī)范性和安全性。

系統(tǒng)設(shè)計中也存在一些待完善的地方，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中與WiFi連接時，有時會因為WiFi網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定而掉線。為解決這一問題，今后可以在梯口機網(wǎng)絡(luò)連接硬件、WiFi連接算法兩方面進行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。

參考文獻參考文獻：

[1]林健浩.基于SIP協(xié)議的音視頻會話技術(shù)研究[D].廣州：廣東工業(yè)大學，2014.

[2]陳賓，馬大瑋，尹才華，江雪銀.基于SIP的無線網(wǎng)絡(luò)移動性管理研究與OPNET仿真[J].計算機科學，2015，42（s2）：289291.

[3]羅莉，夏軍，鄧宇.通用SPI Flash控制器的設(shè)計與驗證[J].計算機工程，2011，37（8）：2224.

[4]閆志貴.基于Eclipse的嵌入式調(diào)試軟件的研究與實現(xiàn)[D].武漢：武漢理工大學，2010.

[5]鄭曉梅.一個基于Eclipse的通用Java程序插樁工具[J].計算機科學，2011（7）：139142.

[6]卿斯?jié)h.Android安全研究進展[J].軟件學報，2016，27（1）：4571.

責任編輯（責任編輯：陳福時）