0 引 言
在物联网的时代中信息技术和网络技术发展迅速，多媒体的应用越来越广泛，随着物联网的概念不断深入人心，可寻址、可通信、可控制、泛在化与开放模式正逐渐成为物联网发展的演进目标。对物联网的多媒体的通信的要求越来越高，需求越来越多，就急需针对物联网下的应用及其开发，以达到良好的实时通话的性能。
1 系统方案的分析与设计
在物联网中系统方案有很多，不同的系统体系使设计难易程度也不同。随着技术的不断发展，对系统整体的设计越来越看重。使得选取系统方案成为整个设计与实现的重点。
1.1 Linux 系统
嵌入式系统一般指非PC 系统，把微处理器(CPU)或者微控制器(MCU)的系统电路与专用软件相互结合，以应用为中心、计算机为基础、软硬件可裁剪、适用于应用系统，对功能、性能等特殊处理的专用系统。
嵌入式系统是将先进的电子技术应用相结合后的产物，决定了该行业是一个技术密集型、资金密集型、不断创新的集成电路系统。例如风河的Vxworks 之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。
嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，建立类似的软硬件基础，然后在此基础上开发出各种应用需要的系统。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几KB 到几十KB 的微内核，需要根据实际的应用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。
为此本文选用的是Linux 系统。
Linux 系统的前身基于Unix 操作系统， 是一个基于POSIX 和Unix 的多用户、多任务、支持多线程和多CPU 的操作系统。它能运行主要的Unix工具软件、应用程序和网络协议。它支持32 位和64 位硬件。
Linux 的基本思想：所有的都是文件;每个文件都有特定的功能。包括命令、硬软件设备、操作系统、进程等等对于操作系统内核而言，都被视为拥有各自特点的文件。
Linux 是一款免费的操作系统，用户可以通过网络或其他途径免费获得，并可以任意修改其源代码。这是其他操作系统所做不到的。正是由于这一点，来自全世界的无数程序员参与了Linux 的修改、编写工作，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让Linux 吸收了无数程序员的精华，不断壮大。
完全兼容POSIX 1.0 标准使得可以在Linux下通过相应的模拟器运行常见的DOS、Windows 的程序。是用户从Windows 转到Linux 奠定了基础。
Linux 支持多用户性，各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权限，保证了各用户之间互不影响。
Linux 可以运行在多种硬件平台上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha 等处理器的平台。此外Linux 还是一种嵌入式操作系统，可以运行在电脑、手机等上。
1.2 ARM处理器
作为一种嵌入式处理器，ARM 处理器以低成本、高性能。得到了广大公司及个人的喜爱。目前，ARM 处理器已广泛应用于工业控制、消费电子产品、通信等领域。
ARM 处理器的主要特点如下：
(1)体积小、低功耗、低成本、高性能;
(2)支持Thumb(16)/ARM(32 位) 双指令集，能很好地处理兼容性;
(3)大量使用寄存器，指令执行速度更快;
(4)大多数数据操作都在寄存器中完成;
(5)寻址方式灵活简单，执行效率高;
(6)指令长度固定。
ARM 提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。目前非常流行的ARM 芯核有ARM7 TDMI，ARM720T，ARM9 TDMI，ARM9 22T，ARM9 4 0T，ARM946T，ARM966T，ARM10 TDMI 等。本文所选用是ARM11 系列，其内核时钟频率为350 ～ 500 MHZ，ARM11处理器的功耗可以低至0.4 mW/MHz。ARM11 处理器采用了易于综合的流水线结构，并和常用的综合工具以及ARMcompiler 良好结合，多媒体处理扩展使MPEG4 编码/ 解码加快一倍，音频处理加快一倍，增强的异常和中断处理使实时任务的处理更加迅速。
1.3 OSS 与CSS
在声卡的驱动有两种;OSS(开放声音系统);ALSA(先进Linux 声音架构)。Kernel 2.6 内核支持ALSA了， 但是OSS 编程是比较容易上手的，也比较符合Linux 的编程框架，而且ALSA 配置的时候也可选择OSS 支持，这样OSS 应用程序无需更改就可使用ALSA 驱动。为此本文选用OSS 类型。
2 系统实现平台的搭建
2.1 软件搭建
2.1.1 Linux 环境的配置
首先是要安装Ubuntu 10.04.04 。Ubuntu 是一个以桌面应用为主的Linux 操作系统。其次是应当设置Ubuntu 网络参数，以实现PC 机与开发板通信。然后就是安装交叉编译器：
# cd /forlinx ( 进入/forlinx 目录)
# mkdri /usr/local/arm
#tar zxvf arm-linux-gcc-4.3.2.tgz -C /
把交叉编译器路径添加到系统环境变量中，以后就可以直接在终端窗口中输入arm-linux-gcc 命令来编译程序。接着是在终端中执行：vi /etc/profie
再就是添加以下4 行到该文件中：
export PATH=/usr/local/arm/4.3.2/bin ：$PATH
export TOOLCHAIN=/usr/local/arm/4.3.2
export TB_CC_PREFIX=arm-linuxexport
PKG_CONFIG_PREFIX=$TOOLCHAIN/arm-nonelinux-gnueabi
最后保存并退出。重新启动系统，在终端里面执行armlinux-armlinux-gcc 并回车。
2.1.2 内核移植及根文件系统的制作
内核移植的方法如下：
(1) 编译 Linux-3.0.1
即将压缩包‘FORLINX_linux-3.0.1.tar.gz’ 拷贝到工作目录下，然后解压缩：
#tar zxf FORLINX_linux-3.0.1.tar.gz
(2) 配置内核
配置内核需要先安装‘libncurses5’，以方便使用‘make
menuconfig’ 命令：
#sudo apt-get install libncurses5-dev
如果执行命令后无法找到libncurses5-dev 安装包，那就需要先执行#sudo apt-get update，再执行#sudo apt-get install libncurses5-dev
(3) 编译内核
编译内核的命令如下：
#make zImage
编译结束后，将在内核源码目录的arch/arm/boot 中得到Linux 内核映像文件：zImage
根文件制作可以分为如下步骤：
(1)创建根文件系统的目录;
(2)创建设备文件;
(3)安装./etc ;
(4) 编译内核模块; 即进入Linux 内核目录 make modules APCH = arm
CROSS_COMPILE = arm-linux-
(5)安装内核模块;
(6) 配置busybox ; 即进入busybox 目录执行 make menuconfig，选中“Bulidbox as a static binary ”，静态链接。
Cross compile prefix(arm-linux-)
Installation Options —>
然后选中“Don’t use/usr”， 再选中该项可以避免busybox 被安装到宿主系统的/usr 目录下，破坏宿主系统。
(7)编译、安装busybox ;
Make ARCH = arm CROSS_COMPILE = arm-linux-Make install
2.1.3 音频驱动移植
音频驱动移植的程序代码如下：
$ make menuconfig
Device Drivers --->
<*> Sound card support --->
<*> Advanced Linux Sound Architecture --->
<*> OSS Mixer API
<*> OSS PCM (digital audio) API
[*] OSS PCM (digital audio) API - Include pugin system
<*> ALSA for SoC audio support --->
<*> ASoC support for Samsung
<*> SoC AC97 Audio support for SMDKC100 - WM9713
2.2 硬件搭建
嵌入式系统的硬件一般包括处理器/ 微处理器、存储器及外设器件和输入输出端口等。图1 所示是嵌入式系统的硬件示意图。
2.3 Ok6410 开发板
S3C6410 是由三星公司推出的一款低功耗、高性价比的处理器，它基于ARM11 的内核，可应用于移动电话和通用处理等领域;S3C6410 为2.5G 和3G 通信服务提供了优化的硬件性能，内置强大的硬件加速器：包括运动视频处理、音频处理、2D 加速、显示处理和缩放等;集成了一个MFC(Multi-Format video Codec) 支持MPEG4 /H.263/H.264 编解码和VC1的解码，可以提供实时的视频会议以及NRSC 和PAL 制式的TV 输出;除此之外，该处理器内置一个采用最先进技术的3D 加速器，支持OpenGL ES 1.1/ 2.0 和D3DMAPI， 能实现4M triangles/s 的3D 加速;同时，S3C6410 包含了优化的外部存储器接口，该接口能满足在高端通信服务中的数据带宽要求。由于以上突出的性能表现，著名的苹果公司手机Iphone 就是基于S3C6410 处理器。
OK6410 开发板基于三星公司最新的ARM11 处理器S3C6410，拥有强大的内部资源和视频处理能力，可稳定运行在667 MHz 主频以上，支持Mobile DDR 和多种NANDFLASH。OK6410 开发板上集成了多种高端接口，如复合视频信号、摄像头、USB、SD 卡、液晶屏、以太网，并配备温度传感器和红外接收头等。
3 实时语言程序的设计
本系统的实时语言程序的设计代码如下：
// 初始化声卡
int init_soundcard (int oflag)
{ /* 打开声音设备 */
fd = open("/dev/dsp"， oflag) ;
/* 设置采样时的量化位数 */
status = ioctl(fd， SOUND_PCM_WRITE_BITS，&arg) ;
/* 设置采样时的声道数目 */
status=ioctl(fd，SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS，&arg) ; /* 设置采样时的采样频率 */
status = ioctl(fd， SOUND_PCM_WRITE_RATE，&arg) ;
...
// 录音函数
int recorddata(int soundfdr， unsigned char *buf)
{ ...
status=read(soundfdr，buf， (LENGTH*RATE*SIZE*CHANNELS/8000)) ; // 录音
//close (soundfd) ;
}
// 声音播放程序
int playsound(int soundfdw， unsigned char *buf)
{
status=write(soundfdw，buf， (LENGTH*RATE*SIZE*CHANNELS/8000)) ; /* 回放 */
}
While(1)
{
...
playsound (soundfdw， buf1) ;
recorddata (soundfdr ， buf1) ;
playsound (soundfdw， buf2) ;
recorddata (soundfdr ， buf2) ;
...
}
4 结 语
本文开发的基于Linux 的嵌入式系统应用医院病房管理系统，能满足医院病房、护士站系统提出的语音通信的要求，保证任务完成的实时性、可靠性、实现护士与病人的即时通信。相对于传统的系统更容易实现系统集成和维护。在语音实时通信领域有很好的应用前景。
