摘  要：針對在研的視頻數(shù)字化設備開發(fā)了一種視頻流量監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用微軟MFC的API技術設計，通過通信接口接收流量信息，并經信號處理后實時顯示視頻設備的流量信息。應用結果表明，該監(jiān)測系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，監(jiān)測精度高，具有一定的實用性和推廣價值。
關鍵詞： 視頻設備； 視頻流量； MFC； 監(jiān)測

     Visual C++是美國微軟公司推出的目前使用極為廣泛的可視化編程環(huán)境，它具有以下特點：(1)Developer Studio 由一套集成工具構成，用于開發(fā)Win32環(huán)境下運行的應用程序；(2)提供了具有功能強大的向導工具(如MFC AppWizard、ClassWizard、MFC ActiveX Control Wizard, ISAPI Extension Wizard、 ATL COM AppWizard和Custom AppWizard) 簡化Win32應用程序開發(fā)；(3)MFC類庫支持多線程應用程序開發(fā)； (4)具有Windows Socket和MAPI支持，可與網絡和E-mail鏈接；(5)MFC類庫封裝Win32 Internet、ActiveX、ISAPI等功能使編程更容易。
    隨著Visual C++的廣泛應用，人們歸納出使用Visual C++編寫Windows應用程序的三種方法：(1)直接調用Win32 API應用程序編程接口函數(shù)，大量程序代碼須由用戶自己編寫；(2)使用MFC類庫和ATL(活動模板庫)直接編寫應用程序，相對方便容易；(3)既使用MFC 類庫和ATL,也使用向導(Wizards)編寫。第三種方法是最方便簡單的。它首先用MFC AppWizard、MFC ActiveX ControlWizard、ISAPI Extension Wizard和ATL COM AppWizard生成基本框架結構，用ClassWizard建立應用程序類、消息處理和數(shù)據(jù)處理或定義控件屬性、事件、方法，將要求的功能源碼添加到相應類中。本文將研究利用Visual C++的MFC類等API庫實現(xiàn)視頻數(shù)字化設備流量監(jiān)測軟件的設計[1]。
1 視頻流量監(jiān)測軟件設計
    為了驗證設計的視頻數(shù)字化設備性能，需對視頻流量進行監(jiān)測，筆者采用Visual C++集成開發(fā)環(huán)境對其監(jiān)測軟件進行開發(fā)。該視頻數(shù)字化設備監(jiān)測軟件要求能夠同時測試和顯示8路視頻流量信息和狀態(tài)。為實現(xiàn)8路視頻流量的接收，則需要在網絡通信組件中添加組播方式。通過設置定時功能對某一段時間輸出的流量進行累加統(tǒng)計并定時顯示從而驗證視頻數(shù)字化設備能否達到性能指標要求。
1.1 面向對象技術和方法的應用
　　首先定義一個項目的工程名，然后在定義的工程中根據(jù)Visual C++的功能向導工具生成工程視類、工程文檔類、工程主框類及其成員函數(shù)。在這些對象的具體實現(xiàn)中，大部分都直接使用了底層的Windows API函數(shù)，與其他使用第三方控件和接口實現(xiàn)的方式相比，使用更靈活、功能更強大、運行效率更高[2]。在這些類中分別構造定義網絡通信函數(shù)、組播方式處理程序、數(shù)據(jù)處理函數(shù)、缺省文件讀取函數(shù)、查詢判別函數(shù)、視類定時顯示函數(shù)等關鍵函數(shù)。通過這些函數(shù)實現(xiàn)網絡通信和數(shù)據(jù)處理以及定時流量和狀態(tài)顯示等功能。圖1是視頻監(jiān)測系統(tǒng)的幾個封裝類示意圖。

1.2 視頻監(jiān)測軟件架構方法
      本系統(tǒng)運用MFC類庫豐富的Windows API性能，首先從CAsyncSocket類中派生構造CNewSocket網絡通信子類，在CNewSocket子類的一個成員函數(shù)OnReceive(int nErrorCode)里調用MFC類庫中的ReceiveFrom( )函數(shù)對視頻設備流量進行接收。利用CObject類派生的CGrouptestObject表達和封裝測試對象的數(shù)據(jù)內容，用派生的CGrouptestMain類表達標題內容，利用由CDocument派生的CGrouptestDoc表達和封裝數(shù)據(jù)處理內容，用CView派生的GrouptestView表達和封裝測試對象的多種外觀和視覺側面，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理與表達分開，使程序結構更清晰，開發(fā)效率更高。
       在Visual C++ 的Main/Document/View結構中有：SDI(單文檔界面)和MDI(多文檔界面)方式，VC++的Application Framework會根據(jù)用戶選擇自動產生代碼框架，使用非常方便[3]。其中SDI只支持一種文檔結構，一個SDI程序一次只能處理一個文檔對象；MDI接口可支持多種文檔，并可同時處理多個文檔對象。本文采用了MDI結構，以便對監(jiān)測對象進行擴展。具體對象間的通信和連接關系如圖2所示。

1.3 網絡通信的建立
　    在CNewSocket類中網絡通信函數(shù)NewSocket.cpp定義了網絡通信接收的方式。在CNewSocket類中的接收函數(shù)OnReceive( )內容為：
    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( )接收的網絡流量(字節(jié))，再轉移給數(shù)據(jù)處理函數(shù)ReadDataProc()處理。SenderAddr是發(fā)送地址，SenderPort是發(fā)送端口，NumRead是接收的字節(jié)數(shù)大小，ReadDataProc()則是位于文檔類中的數(shù)據(jù)處理函數(shù)，它用于處理和顯示接收的數(shù)據(jù)。
　    為接收多個視頻設備流量，需加入組播方式。在組播方式加入后需要獲取主機地址。其中GetHostIPAddress()是取主機地址函數(shù)。
　    LPSTR GetHostIPAddress(void)
     {if(gethostname(MyName,80)==SOCKET_ERROR) 
         return NULL；                              //獲得主機名
     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；}                            //得到主機IP地址
       gethostname()函數(shù)是取本地主機的名字，gethostbyname()函數(shù)則是獲取本地主機名字對應的結構指針。
    在CGrouptestDoc文檔類的成員函數(shù)OnNewDocument()中加入組播地址：
　    BOOL CGrouptestDoc::OnNewDocument(){
　　mipadd=GetHostIPAddress()；                //取主機地址
    if(!mipadd) { AfxMessageBox("取主機地址失敗")；
        return  FALSE； }
    if(!m_pNamePort->Create(LOCALPORT,SOCK_DGRAM,
        FD_READ,mipadd)) {
       AfxMessageBox("建立套接口失敗")；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；}}                              //加入組播地址
    return TRUE；}
    該成員函數(shù)中由函數(shù)GetHostIPAddress( )獲得主機IP地址，再由函數(shù)Create( )建立套接口，設定多目的地址和端口地址后通過函數(shù)SetSockOpt( )加入組播地址。從而獲得8組視頻流量顯示。
1.4 數(shù)據(jù)處理
　    數(shù)據(jù)處理函數(shù)是對接收的8個視頻網絡設備端口視頻流量進行分組統(tǒng)計。在CGrouptestDoc文檔類中建立數(shù)據(jù)處理成員函數(shù)：
　    void CGrouptestDoc::ReadDataProc()
　　{   if(NumRead>0) {
　　     i= iLookup(SenderPort,SenderAddr)；
　　        if (i !=0xff) {                 //匹配則執(zhí)行處理
　        switch(SenderPort) {
　        case LOCALPORT2：                        //源端口1
            if(SenderAddr==ipaddrbuf[0])
        {totle1=totle1+NumRead；             //流量計數(shù)累加
　        totle=totle1； } ……；break；
　    case LOCALPORT1：……； break；}       
　　    mon[i].totle=totle；mon[i].ipstr=SenderAddr；
　    mon[i].flag=1；} } }                 //置統(tǒng)計數(shù)據(jù)標志
　    該項目文檔的成員函數(shù)ReadDataProc()先通過iLookup()函數(shù)確定視頻流量在界面上源地址和目標地址所應該對應的位置。然后累加統(tǒng)計每路流量并在規(guī)定的時間動態(tài)地顯示所接入的各路視頻設備的流量。最多可以顯示8路視頻流量。
    視頻流量監(jiān)測開始時首先要賦給源網絡地址和目標網絡地址。通過初始化時讀取配置文件函數(shù)ReadIniFile()設定網絡源地址和網絡目標地址。此函數(shù)先讀取配置文件，再通過Ini_IP_TcConvert()函數(shù)變換為判別的4組 ipaddrbuf字符對應的目的網絡地址。iLookup()是查詢判別分組函數(shù)，它通過設定不同源端口確定幾個分組次序，在此不予分析。
1.5 視頻流量顯示
　    視頻流量顯示是在項目視類函數(shù)中實現(xiàn)的。在視類初始化更新函數(shù)OnInitialUpdate()中啟動定時器[4]。SetTimer()是定時器控制函數(shù)，能使視頻流量在其界面上每秒定時顯示。
void CGrouptestView::OnInitialUpdate(){
　　SetTimer(ID_CONT_TOL,1000,NULL) ；}
　　通過位于CGrouptestView視類中的定時器函數(shù)顯示每秒更新的視頻流量值：
    Void CGrouptestView::OnTimer(UINT nIDEvent) {
　        t=CTime::GetCurrentTime()；           //獲得當前時間
　        timestr=t.Format("%c")；                      //窗口顯示
　        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) {
                           //判標志位，如果零則顯示置空
           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:
                                 //網絡地址和流量顯示
        m_tol0.SetWindowText(tolstr[i])；
             m_dest0.SetWindowText(mon[i].ipdest)；
        m_ip0.SetWindowText(mon[i].ipstr)；
    if(totletmp[i]>0.1)                        //流量極下限
    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:    
                           //顯示清空流量值m_tol0.SetWindow-
                            Text("0.000 Mbps")；
    m_status0.SetIcon(h_red) ；
    break；……；break；} } } }
　　UpdateData(FALSE)；                       //顯示更新
　　for(int k=0；k<8；k++) {                   //數(shù)據(jù)清零
　　mon[k].totle=0；totle1=0；                   //計數(shù)清零    
　　┉┉ } CFormView::OnTimer(nIDEvent)；}
    在界面框架頂端添加標題和版本顯示[5]：
       BOOL CGrouptestApp::InitInstance()
       { m_pMainWnd->ShowWindow(SW_SHOW) ；
    m_pMainWnd->SetWindowText(
    "XX視頻流量監(jiān)測系統(tǒng)")；
　    m_pMainWnd->UpdateWindow();return TRUE;}
    視頻流量監(jiān)測系統(tǒng)軟件實際運行圖如圖3所示。

    通過實際Visual C++的開發(fā)使用，發(fā)現(xiàn)它的MFC類庫包含豐富的功能，在滿足面向對象的開發(fā)應用中由于包含了大量已封裝好的各個類和成員函數(shù)，因此對于串口通信、網絡通信、定時發(fā)生器和界面顯示等都有對應的類和函數(shù)，這樣極大地減少了源程序代碼的長度，使程序的開發(fā)工作量大幅減少，從而提高了程序的質量。用于監(jiān)測視頻數(shù)字化設備流量的軟件采用Visual C++開發(fā)時廣泛采用了上述的MFC類和成員函數(shù)，在實際運行過程中穩(wěn)定可靠，各個功能得到驗證。
參考文獻
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[2] HALBERT D C, BRIEN P D. Using types and inheritance in object-oriented languages[C]. European Conference on Object-oriented Programming, 1987:20-31.
[3] SHOPIRO J E. An example of multiple inheritance in C++: a model of the iostream library[J]. SIGPLAN Notices,1989, 24(12):32-36.
[4] CHUNG C M， LEE M C. Object-oriented programming software metrics[J]. International Journal of Mini and Microcomputers, 1994,16(1):7-15.
[5] HEWITT  J A. Techical service in 1983[J]. Library Resource Services,1984,28(3):205-218.