摘 要：針對在研的視頻數字化設備開發了一種視頻流量監測系統。該系統采用微軟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，該監測系統運行穩定可靠，監測精度高，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境，它具有以下特點：(1)Developer Studio 由一套集成工具構成，用于開發Win32環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；(3)MFC類庫支持多線程應用程序開發； (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，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、消息處理和數據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庫實現視頻數字化設備流量監測軟件的設計[1]。
1 視頻流量監測軟件設計
為了驗證設計的視頻數字化設備性能，需對視頻流量進行監測，筆者采用Visual C++集成開發環境對其監測軟件進行開發。該視頻數字化設備監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。為實現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計并定時顯示從而驗證視頻數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。在這些對象的具體實現中，大部分都直接使用了底層的Windows API函數，與其他使用第三方控件和接口實現的方式相比，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、組播方式處理程序、數據處理函數、缺省文件讀取函數、查詢判別函數、視類定時顯示函數等關鍵函數。通過這些函數實現網絡通信和數據處理以及定時流量和狀態顯示等功能。圖1是視頻監測系統的幾個封裝類示意圖。
1.2 視頻監測軟件架構方法
本系統運用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OnReceive(int nErrorCode)里調用MFC類庫中的ReceiveFrom( )函數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據內容，用派生的CGrouptestMain類表達標題內容，利用由CDocument派生的CGrouptestDoc表達和封裝數據處理內容，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，從而實現數據的管理與表達分開，使程序結構更清晰，開發效率更高。
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NewSocket.cpp定義了網絡通信接收的方式。在CNewSocket類中的接收函數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)，再轉移給數據處理函數ReadDataProc()處理。SenderAddr是發送地址，SenderPort是發送端口，NumRead是接收的字節數大小，ReadDataProc()則是位于文檔類中的數據處理函數，它用于處理和顯示接收的數據。
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。
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()函數是取本地主機的名字，gethostbyname()函數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；}
該成員函數中由函數GetHostIPAddress( )獲得主機IP地址，再由函數Create( )建立套接口，設定多目的地址和端口地址后通過函數SetSockOpt( )加入組播地址。從而獲得8組視頻流量顯示。
1.4 數據處理
數據處理函數是對接收的8個視頻網絡設備端口視頻流量進行分組統計。在CGrouptestDoc文檔類中建立數據處理成員函數：
void CGrouptestDoc::ReadDataProc()
{ if(NumRead>0) {
i= iLookup(SenderPort,SenderAddr)；
if (i !=0xff) { //匹配則執行處理
switch(SenderPort) {
case LOCALPORT2： //源端口1
if(SenderAddr==ipaddrbuf[0])
{totle1=totle1+NumRead； //流量計數累加
totle=totle1； } ……；break；
case LOCALPORT1：……； break；}
mon[i].totle=totle；mon[i].ipstr=SenderAddr；
mon[i].flag=1；} } } //置統計數據標志
該項目文檔的成員函數ReadDataProc()先通過iLookup()函數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。然后累加統計每路流量并在規定的時間動態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ReadIniFile()設定網絡源地址和網絡目標地址。此函數先讀取配置文件，再通過Ini_IP_TcConvert()函數變換為判別的4組 ipaddrbuf字符對應的目的網絡地址。iLookup()是查詢判別分組函數，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中實現的。在視類初始化更新函數OnInitialUpdate()中啟動定時器[4]。SetTimer()是定時器控制函數，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++) { //數據清零
mon[k].totle=0；totle1=0； //計數清零
┉┉ } 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視頻流量監測系統")；
m_pMainWnd->UpdateWindow();return TRUE;}
視頻流量監測系統軟件實際運行圖如圖3所示。
通過實際Visual C++的開發使用，發現它的MFC類庫包含豐富的功能，在滿足面向對象的開發應用中由于包含了大量已封裝好的各個類和成員函數，因此對于串口通信、網絡通信、定時發生器和界面顯示等都有對應的類和函數，這樣極大地減少了源程序代碼的長度，使程序的開發工作量大幅減少，從而提高了程序的質量。用于監測視頻數字化設備流量的軟件采用Visual C++開發時廣泛采用了上述的MFC類和成員函數，在實際運行過程中穩定可靠，各個功能得到驗證。
參考文獻
[1] GORLEN K E. An object-oriented class library for C++programs[C]. Software Pratice and Experience,1987,17(12): 899-922.
[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.