1 引言

通用型即插即用UPnP(Universal Plug and Play)是PnP(Device Plug and Play)的擴展，它可發(fā)現(xiàn)和控制各種網(wǎng)絡設備，如網(wǎng)絡打印機、Internet網(wǎng)關等，并能提供相應服務。但UPnP不是即插即用的簡單擴展，它支持“0配置”和無線網(wǎng)絡，可自動發(fā)現(xiàn)其他供應商提供的設備。在UPnP協(xié)議下，一個設備可動態(tài)的加入網(wǎng)絡，獲得IP地址，廣播其功能，并了解其他設備的功能。很多種類的設備都可以使用UPnP協(xié)議，包括智能設備，無線設備。

UPnP使用標準的TCP／IP和Internet協(xié)議，能夠很好的在現(xiàn)存網(wǎng)絡中使用，使用這些標準協(xié)議使UPnP可從已有的各種經驗和知識中獲利，打破各種信息孤島，越過各種物理層，可以是有線的，也可以是無線的，具有設備間的相互協(xié)作基本特點。

目前，DLNA(現(xiàn)代數(shù)字家庭)是一個非常活躍的領域，UPnP是其中的主流協(xié)議之一。DLNA/UPnP的遠景是構建一個有線與無線的互操作網(wǎng)絡，由個人電腦、家用電器和移動設備組成，在家庭內部實現(xiàn)設備互聯(lián)和網(wǎng)絡控制，從而實現(xiàn)影音娛樂、內容共享。

UPnP組成包括設備節(jié)點，服務節(jié)點和控制節(jié)點。在UPnP網(wǎng)絡中，最小的可控制單位是服務，采用一系列的狀態(tài)變量描述服務的“行為”和“狀態(tài)”。UPnP使用各種現(xiàn)存的標準協(xié)議口，包括TCP／IP、HTTP，HTTPU、SSDP、GENA。使用標準化的協(xié)議保證了各種設備間的互操作性。總之，UPnP建立在各種協(xié)議之上，而不是API上，這使其能應用在各種不同的平臺上。同時，建立在各種現(xiàn)存的標準之上，具備很強的靈活性，可很好的適應現(xiàn)在和將來各種網(wǎng)絡設備的需求。

2 UPnP媒體播放器設計的基本思想

2．1 功能描述

UPnP網(wǎng)絡媒體播放器可以提供從網(wǎng)絡中獲取的各種娛樂信息，它允許控制節(jié)點對其進行控制。此外，根據(jù)所支持協(xié)議的不同，播放器也可以提供對數(shù)據(jù)流進行控制的功能。一個標準的UPnP網(wǎng)絡媒體播放器包含播放控制服務、連接管理服務和媒體傳輸服務。任何媒體播放器都至少提供兩種服務：播放控制服務和連接管理服務，媒體傳輸服務是可選的，它取決于設備所支持的傳輸協(xié)議。這里設計使用的協(xié)議是HTTP GET，能提供媒體傳輸服務，因而可以在數(shù)據(jù)傳輸過程中控制數(shù)據(jù)流。

2．2 過程描述

媒體播放器可由控制節(jié)點在局域網(wǎng)內對媒體服務器所提供的媒體進行播放控制。媒體服務器、播放器、控制節(jié)點3者的互動過程如下：控制節(jié)點使用SSDP協(xié)議在局域網(wǎng)內發(fā)現(xiàn)一個或多個媒體服務器和媒體播放器，首先定位媒體服務器上的資源，并需明確在服務器和播放器之間傳輸數(shù)據(jù)所需的協(xié)議和它們都支持的數(shù)據(jù)格式。這些傳輸參數(shù)都被確定后，控制節(jié)點就可以對傳輸?shù)膬热葸M行控制，如播放、暫停、停止等。真正的數(shù)據(jù)傳輸是在服務器和媒體播放器之間直接進行的，并且獨立于控制節(jié)點，因此不包含在UPnP內。即內容的傳輸是使用UPnP以外的協(xié)議。之后，控制節(jié)點使用媒體服務器所提供的內容目錄服務來獲取該服務器所支持的協(xié)議和數(shù)據(jù)類型，使用媒體播放器的連接管理服務來獲取相應的信息，比較后選定雙方都支持的傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)類型。在本設計中，使用的傳輸協(xié)議是HTTP GET，所支持的數(shù)據(jù)格式為MP3。最后，控制節(jié)點使用媒體播放器提供的媒體傳輸服務來控制數(shù)據(jù)流。

3 UPnP媒體播放器的實現(xiàn)方法

設計使用Intel公司的開源UPnP開發(fā)工具Device-Builder，在Microsoft．NET Framwork下開發(fā)。DeviceBuilder生成的UPnP協(xié)議棧由MiniServer模塊、HTTP模塊、線程庫模塊、XML解析模塊及協(xié)議棧編程接口等模塊組成，負責提供基本的UPnP功能，具體實現(xiàn)流程如下。

3．1 生成UPnP框架

使用DeviceBuilder生成相應平臺上的代碼，由于是在Microsoft．NET Framwork下開發(fā)，所以選擇的Target Platform應為：Windows 98，NT，XP。具體功能有：尋址、發(fā)現(xiàn)、描述、控制、發(fā)布事件。各功能組合在一起，為媒體播放器提供UPnP能力，但Intel開發(fā)包生成的僅是一個框架，還要為其添加解碼、控制功能及對播放列表的識別等。

3．2 添加媒體解碼庫

下載一個開源的播放器，將其改造成媒體解碼庫。即將播放器的功能抽象成函數(shù)以供外界調用，主要函數(shù)如下：

int decodestart(char*pBuffer)：調用該函數(shù)開始播放，相當于原來播放器的play功能。pBuffer是一個公共緩沖區(qū)，存放已下載的媒體數(shù)據(jù)。

extem void Read(int*position)：負責向公共緩沖區(qū)中裝入已下載的媒體數(shù)據(jù)，position指針則對應于公共緩沖區(qū)中應裝入的位置。由于一般下載的速度遠大于解碼速度，所以應注意裝入新數(shù)據(jù)時不要將尚未解碼的數(shù)據(jù)覆蓋掉。

extern void Decode(int*Dposition)：當外界調用該函數(shù)時開始解碼，Dposition則指示對應于公共緩沖區(qū)的解碼位置。

此外還有pause，resume，stop等函數(shù)，均對應于原播放器的相應功能。將已實現(xiàn)的媒體解碼庫添加到生成的UPnP框架，再在UPnP框架中相應的位置調用庫文件中的函數(shù)以實現(xiàn)解碼、播放控制。

3．3 播放控制功能實現(xiàn)

添加媒體解碼庫后。還需添加：數(shù)據(jù)流實時控制能力、根據(jù)播放器的狀態(tài)發(fā)布消息。詳細過程如下：

(1)設置傳輸?shù)刂?當控制節(jié)點從媒體服務器選定一首歌時，則觸發(fā)設置傳輸?shù)刂?由媒體傳輸服務提供)這一動作。這時，如果播放器正在播放，首先要停止播放器的解碼動作，為新歌曲的播放做準備。接下來，在播放器獲得所選定歌曲的地址后(由控制節(jié)點提供)，直接從媒體服務器中下載這首歌曲，在此項目中，播放器采用HTTP GET下載。下載前，還需對該URL進行判斷，查看下載的是否為播放列表，如果是播放列表，就不能將其直接傳給播放器，而要繼續(xù)從播放列表提供的地址中得到第1首歌的URL，再從媒體服務器中下載。最后，調用函數(shù)SetLastChange發(fā)布自己的狀態(tài)信息。

(2)數(shù)據(jù)流實時控制在下載的大小達到一定長度時，觸發(fā)傳輸控制服務中Play這一動作，這時，主線程創(chuàng)建一個解碼線程，該線程調用媒體解碼庫中的decodestart(char*pBuffer)函數(shù)，對存放在公用緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行解碼并播放，進行同步控制，以免當網(wǎng)絡出現(xiàn)擁塞或系統(tǒng)內存不足時，緩沖區(qū)中的播放指針超過下載指針而導致意外。如果選定的是含有多首歌曲的播放列表，則過程類似，只不過在一首歌曲播放完時會自動從媒體服務器端下載另一首歌曲，一邊下載，一邊播放。當用戶點擊next，previous時，首先檢查之前保存的URL是否為播放列表，若不是，則輸出錯誤信息；若是，則停止播放器的解碼動作，撤銷當前解碼線程，為新歌的播放做準備。由播放列表得到下一首歌的地址和端口號，開始下載數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建新的解碼線程，最后，發(fā)布狀態(tài)信息。

所有的實際操作，如play，stop，pause，…，均與UPnP無關，它只實現(xiàn)消息傳遞。控制節(jié)點負責接收命令傳遞給播放器，再由播放器中的媒體解碼庫完成解碼、播放、暫停、停止等功能。媒體服務器、控制節(jié)點、媒體播放器的互動如圖1所示。

4 測試與分析

系統(tǒng)開發(fā)完成后，在兩臺同處于一個局域網(wǎng)的臺式機上進行測試，測試流程如下：首先在一臺機上啟動Intel UP-nP工具集中的AVWizard程序，該程序其實就是媒體服務器和控制節(jié)點的合體，它既能提供媒體服務器的各種功能，也可提供控制點的功能。在另一臺機上啟動媒體播放器，AVWizard首先掃描網(wǎng)絡中有無它所支持的設備，發(fā)現(xiàn)媒體播放器后，獲得該播放器的設備描述文檔，并顯示播放器的名稱。用AvWizard選定一首MP3，并將地址發(fā)送給指定的媒體播放器(UPnP MediaRender)。播放器開始從媒體服務器指定的地址下載MP3，下載到一定長度時開始播放，詳細過程描述如下：

由圖2可知，當AVWizard選定一首歌曲時，播放器輸出為：“Invoke：UPnPAVTransport_SetAVTransportURI…”。觸發(fā)播放器中媒體傳輸服務中的設置傳輸?shù)刂愤@一動作．告訴播放器所需下載的媒體所在的URL和端口號，接著在AV Wizard中點擊play時，可以看到圖3中播放器輸出為：“Invoke：UP-nPAVTransport_Play(0，1)”，觸發(fā)播放器媒體傳輸服務中的play動作，開始下載要播放的內容，同時，播放器開始創(chuàng)建解碼線程，輸出：“Create thread success!!”，則表示解碼線程創(chuàng)建成功，在該解碼線程中調用媒體解碼庫中的函數(shù)。媒體解碼庫出：“…The main proccess start…player_init”，初始化媒體解碼庫，解碼并開始播放音樂。

5 結論

由此可見，該媒體播放器實現(xiàn)成功，但存在不足之處：由于直接在Intel公司開源UPnP開發(fā)工具DeviceBuilder生成的代碼上進行開發(fā)，所以界面不夠友好。實現(xiàn)媒體播放器的創(chuàng)新點如下：(1)直接在Intel生成的UPnP框架上進行開發(fā)，與現(xiàn)有的許多使用開源UPnP SDK開發(fā)相比，無需進行設備初始化和注冊工作，亦無需對UPnP的工作過程進行手動操作，使開發(fā)者的注意力可以完全集中在所需添加的服務上，無需關注繁瑣的協(xié)議通信細節(jié)，簡化UPnP應用的設計開發(fā)；但缺點是由于目前業(yè)界有許多SDK開發(fā)包具有類似的功能，直接使用生成的UPnP框架不利于按需更換協(xié)議庫。(2)可在不同的操作系統(tǒng)上生成相應的協(xié)議框架，屏蔽開發(fā)平臺的差異，方便開發(fā)人員在合適的平臺上實現(xiàn)所需的服務。(3)服務本身也可以作為模塊添加到應用程序中，如媒體解碼庫就是作為一個獨立的模塊添加，實現(xiàn)松散耦合的應用程序和組件，可根據(jù)不斷變化的情況和需求來實現(xiàn)服務，為媒體播放器的功能擴展提供了很好的基礎。