劉海波，于鴻洋，張 萍

（電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院，四川 成都 610054）

1 引言

機(jī)頂盒分為數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)頂盒（又稱衛(wèi)星集成接收解碼器IRD）和數(shù)字有線電視機(jī)頂盒兩大類，其中數(shù)字衛(wèi)星接收STB是沒有上行數(shù)據(jù)的，不具備交互式功能；而有線電視機(jī)頂盒的發(fā)展重點(diǎn)一方面是數(shù)字電視和VoD業(yè)務(wù)，另一方面是寬帶接入因特網(wǎng)業(yè)務(wù)，也就是具備因特網(wǎng)瀏覽功能。筆者則提出了在Linux構(gòu)架下[1]，基于STi7109硬件平臺(tái)[2]具有VoD功能和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器功能的機(jī)頂盒。

2 硬件體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒是在傳統(tǒng)機(jī)頂盒功能的基礎(chǔ)上，加入了網(wǎng)絡(luò)模塊，而新一代高清機(jī)頂盒/DVD芯片STi7109是一款單芯片高精度的視頻解碼器，支持VC-1，WMA9和H.264解碼，266 MHz的ST40的CPU內(nèi)核，支持嵌入式Linux，Windows CE和OS21的操作系統(tǒng)，硬件接口方面具有USB2.0主機(jī)控制器、DVI/HDMI輸出接口、輔助音視頻輸入接口和SATA等。機(jī)頂盒硬件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

圖1 機(jī)頂盒的硬件結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由3層組成：直接存儲(chǔ)總線（DMA）層、傳輸層接口（TLI）和媒體訪問控制（MAC）層[3]。DMA 層是網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的第一層，它通過應(yīng)用接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)存和TLI層數(shù)據(jù)的交換，由應(yīng)用程序控制DMA操作，可以訪問DMA寄存器（DMA CSR）；TLI層由2個(gè)FIFO組成，一組動(dòng)態(tài)閾值的傳送FIFO和一組靜態(tài)閾值的接收FIFO；與外部物理層交互的MAC接口是由以太網(wǎng)媒體接口（MII）實(shí)現(xiàn)，它處理所有用于全雙工通信模式和半雙工通信模式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議請(qǐng)求，MAC還包含1個(gè)寄存器（MAC CSR），用來控制MAC幀的傳送和接收。寄存器訪問如圖2所示。

圖2 寄存器訪問

Linux系統(tǒng)具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，Socket實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)通信端點(diǎn)的一種抽象，它提供了一種發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)通信，歸根結(jié)底是網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)間的通信，網(wǎng)絡(luò)接口程序的實(shí)現(xiàn)就是借助Linux所提供的Socket庫(kù)。Socket客戶端實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

圖3 Socket客戶端實(shí)現(xiàn)流程

4 功能解析

有線數(shù)字電視系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)明顯特點(diǎn)就是由傳統(tǒng)的單向廣播式向雙向交互式發(fā)展，開展多功能交互業(yè)務(wù)作為新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)，為電視觀眾提供了增強(qiáng)電視、電子節(jié)目指南、付費(fèi)電視、直接營(yíng)銷廣告、個(gè)人電視記錄和點(diǎn)播節(jié)目等互動(dòng)業(yè)務(wù)。

4.1 VoD業(yè)務(wù)

在點(diǎn)播業(yè)務(wù)中，機(jī)頂盒作為客戶端首先接收點(diǎn)播節(jié)目列表，然后通過網(wǎng)絡(luò)層的編程接口sendto函數(shù)實(shí)現(xiàn)向服務(wù)器發(fā)送點(diǎn)播請(qǐng)求，需要獲得點(diǎn)播返回信息才能知道本次點(diǎn)播是否成功，以及成功后對(duì)應(yīng)服務(wù)傳輸?shù)臅r(shí)間地址等信息。獲取這些信息后，才能在指定的時(shí)間和指定的地址上接收相應(yīng)的服務(wù)數(shù)據(jù)和通告數(shù)據(jù)。最后初始化顯示設(shè)置和啟動(dòng)瀏覽器，進(jìn)入點(diǎn)播業(yè)務(wù)，機(jī)頂盒的點(diǎn)播過程如圖4所示。

圖4 VoD點(diǎn)播原理圖

VoD點(diǎn)播業(yè)務(wù)將調(diào)用以下的函數(shù)，然后進(jìn)行播放與停止播放的操作：

ST_ErrorCode_t

PLAYREC_PlayInit （U32 PlayId，PLAYREC_PlayInit Params_t*PlayInitParams）；

ST_ErrorCode_t

PLAYREC_PlayStart （U32PlayId，PLAYREC_PlayStartParams_t*PlayStartParams）；

ST_ErrorCode_t

PLAYREC_PlayStop （U32PlayId，PLAYREC_PlayStop Params_t*PlayStopParams）；

視頻點(diǎn)播的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 VoD點(diǎn)播界面

4.2 網(wǎng)絡(luò)瀏覽器

網(wǎng)絡(luò)瀏覽器完成的主要功能有瀏覽Web網(wǎng)頁(yè)，下載音、視頻和圖形文件，機(jī)頂盒網(wǎng)絡(luò)升級(jí)等[4-5]。

本方案在參考一般瀏覽器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用開放源代碼的Tops嵌入式瀏覽器，在Konqueror-Embedded瀏覽器的基礎(chǔ)上，使用MiniGUI代替了QT窗口系統(tǒng)，優(yōu)化HTML解析和圖像解析模塊，并添加了OS適配層和API層。基于硬件系統(tǒng)STi7109芯片所支持的軟硬件資源，結(jié)合數(shù)字電視機(jī)頂盒的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)原有模型進(jìn)行了修改，最終保留4個(gè)主要的功能模塊：網(wǎng)絡(luò)模塊，解析模塊，布局模塊和顯示模塊。

設(shè)計(jì)本方案時(shí)，瀏覽器最后的主要結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖7給出了該瀏覽器移植到機(jī)頂盒平臺(tái)后訪問網(wǎng)站的顯示結(jié)果。

圖6 瀏覽器的結(jié)構(gòu)框圖

圖7 網(wǎng)絡(luò)瀏覽器界面

5 小結(jié)

提出一種基于STi7109的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字機(jī)頂盒，融合多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，簡(jiǎn)單介紹了機(jī)頂盒新型的VoD和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器功能，由于嵌入式Linux的開源性和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，新型的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒必將成為引導(dǎo)三網(wǎng)融合的主流方向。

[1]HALLINAN C.Embedded Linux primer[EB/OL].[2009-12-16].http∶//blogimg.chinaunix.net/blog/upfile2/080518181757.pdf.

[2]ST.STI7109-Low-cost HDTV set-top box decoder for H.264 and Microsoft WMA9-STMicroelectronics[EB/OL].[2009-12-20].http∶//pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/192665/STMICROELECTRONICS/STI7109.html.

[3]STEVENS W R，F(xiàn)ENNER B，RUDOFF A M.UNIX network programming[M].楊繼張，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[4]庚錫昌.Tops嵌入式瀏覽器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].廣州：暨南大學(xué)，2007.

[5]劉撐乾，陳曉，王勁林.一種嵌入式瀏覽器在數(shù)字機(jī)頂盒中的實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2004（5）：52-54.