戶珊珊，楊 帆，華 中，寇志強，潘國峰

( 1. 河北工業(yè)大學 信息工程學院，天津 300401；2. 天津鉑創(chuàng)國茂電子科技發(fā)展有限公司，天津 300384 )

基于安卓系統(tǒng)的模擬智能機頂盒的設(shè)計與實現(xiàn)

戶珊珊1，楊 帆1，華 中2，寇志強2，潘國峰1

( 1. 河北工業(yè)大學 信息工程學院，天津 300401；2. 天津鉑創(chuàng)國茂電子科技發(fā)展有限公司，天津 300384 )

為了解決數(shù)字廣播電視收費的設(shè)定，給一些酒店、旅館等多房間大型場所帶來的成本提升問題，設(shè)計并實現(xiàn)了智能模擬機頂盒，該機頂盒硬件層次上對HI3716C平臺進行了擴展，軟件層次上用安卓自帶組件播放模擬信號，實現(xiàn)了NDK環(huán)境搭建以及上層應用(JAVA)與底層(C語言)的無縫銜接。實驗結(jié)果表明，該產(chǎn)品效果良好，具有廣闊的應用前景及商業(yè)價值，可廣泛地應用在各種多房間大型場所。

智能機頂盒；安卓；模擬信號；系統(tǒng)移植

機頂盒(Set Top Box， STB)是廣播媒介實現(xiàn)數(shù)字化后用于接收端的重要設(shè)備[1]，它搭載了智能操作系統(tǒng)，相當于一臺簡化的電腦主機，接入電視顯示器之后，電視機就可以實現(xiàn)網(wǎng)頁瀏覽、視頻電影觀看、聊天辦公、購物游戲等功能。

隨著Android系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，目前機頂盒搭載Android已成最常規(guī)的配置[2]，小米、樂視、阿里等大型電商都推出了自己的Android智能機頂盒，同時，由于Android系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢，機頂盒有了良好的用戶體驗。

但是，由于數(shù)字廣播電視收費的設(shè)定，每個機頂盒需要特定的智能卡才能收看數(shù)字電視，這就給一些大型酒店、旅館等多房間的場所帶來巨大的成本壓力。雖然機頂盒也可以通過網(wǎng)絡收看網(wǎng)絡電視，但由于網(wǎng)絡速度的原因，節(jié)目會出現(xiàn)卡頓和清晰度不高的問題。本文設(shè)計并實現(xiàn)了智能模擬機頂盒，使得機頂盒不僅具備正常網(wǎng)頁瀏覽、視頻電影觀看、聊天辦公、購物游戲等功能，還可以接收傳統(tǒng)的模擬電視，降低酒店等大型場所的成本，應用前景非常廣闊。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能模擬機頂盒主要由電源模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)編碼模塊、指令接收模塊、控制處理模塊和顯示模塊組成[3]，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖

其中，數(shù)據(jù)接收模塊主要完成模擬信號的接收，并分離出音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)編碼模塊主要完成音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的編碼，編碼為處理器可以處理的數(shù)字音頻格式和數(shù)字視頻格式；指令接收模塊主要完成指令的接收和上傳，控制處理器做出相應的操作；顯示模塊完成視頻和音頻播放；控制處理模塊為系統(tǒng)的核心，完成數(shù)字音頻和數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的處理和轉(zhuǎn)換、指令控制、音視頻數(shù)據(jù)的傳輸和控制顯示。

1.2 功能設(shè)計

本文設(shè)計并實現(xiàn)了模擬播放器客戶端[4]，由于智能機頂盒搭載Android系統(tǒng)，機頂盒有了良好的用戶體驗，使用戶可以可視化地完成傳統(tǒng)電視不能完成的操作，這也是本產(chǎn)品在功能上的優(yōu)勢。

機頂盒可視化功能包括：1)運行狀態(tài)控制功能，即實現(xiàn)正常運行、待機控制和關(guān)機功能。2)節(jié)目搜索功能，即實現(xiàn)自動搜索功能、手動搜索功能和全頻段搜索功能。3)節(jié)目管理功能，包括節(jié)目的編輯以及節(jié)目屬性的設(shè)定。4)參數(shù)調(diào)整功能，即對機頂盒選單的透明度、圖像顯示的亮度、對比度以及色度進行調(diào)整。5)節(jié)目播放功能，主要實現(xiàn)音視頻服務的播放和停止功能。

1.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計

本產(chǎn)品在硬件層次上對HI3716C平臺[5]進行擴展，圖2所示為硬件框圖。

圖2 產(chǎn)品硬件系統(tǒng)框圖

產(chǎn)品核心芯片為HI3716C，可應用于機頂盒，也可應用于高清多媒體播放、可視通信和家庭娛樂。芯片采用ARM公司的Cortex A9處理器，內(nèi)置豐富的外圍接口功能，能夠提供靈活的連接方案，滿足多媒體播放的要求。提供音頻和視頻的輸入輸出接口。

Tuner采用ZG-9885W芯片，內(nèi)部包括低噪聲前置放大器、混頻器、振蕩器、鎖相環(huán)等。射頻電視信號進入調(diào)諧器的高頻放大器進行放大，其增益由AGC電路自動控制，再由跟蹤濾波器將鏡像信號去除，利用混頻器和本地振蕩器混出中頻信號，最后經(jīng)由中頻濾波器濾除雜波、輸出2路中頻信號，完成調(diào)諧器的功能。

視頻編碼器采用tvp5150A，是一款超低功耗、支持NTSC/PAL/SECAM等格式的高性能視頻解碼器。它可以接收2路復合視頻信號(CVBS)或1路S2Video信號。通過I2C總線設(shè)置內(nèi)部寄存器，可以輸出8位4∶2∶2的ITU2RBT.656信號(同步信號內(nèi)嵌)，以及8位4∶2∶2的ITU2RBT.601信號(同步信號分離，單獨引腳輸出)。

音頻編碼器采用pcm1808，是一款高性能、低成本、單芯片、立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器，支持單端模擬電壓輸入。PCM1808采用delta-sigma調(diào)制器以64倍過采樣，并包括一個數(shù)字抽取濾波器和高通濾波器，可以消除輸入信號的直流成分。

1.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計

軟件層次上通過分析Android的OS，運用遙控器驅(qū)動框架[6]和MediaPlayer播放器[7-9]完成模擬播放器的功能，軟件主要為信號的播放、換臺、搜索和參數(shù)調(diào)節(jié)等功能。如圖3所示為軟件總體框圖，從應用層、框架層、系統(tǒng)運營層和驅(qū)動層進行分析。

開啟機頂盒后，進入模擬播放器應用，播放器會從本地文件中讀取上次退出播放器時播放的頻點，調(diào)諧器會鎖存該頻點，從該頻點讀取視頻和音頻數(shù)據(jù)，視頻和音頻編碼器會對數(shù)據(jù)進行編碼，并將數(shù)據(jù)送入處理器，處理器會完成對Snd，Disp，VO，AVPLAY初始化，并開啟兩個線程，分別將數(shù)字音頻和數(shù)字視頻放入相應的緩沖區(qū)，然后海思自帶的播放庫函數(shù)完成音視頻的播放。

當用戶按下OK鍵或上下鍵時，可以選擇播放特定的電視節(jié)目，此時，調(diào)諧器會鎖存相應的頻點，并將數(shù)據(jù)送入處理器，完成播放。

當用戶按下F4鍵后，出現(xiàn)系統(tǒng)管理界面，當選擇頻道搜索時，調(diào)諧器會從起始頻點處開始進行鎖頻，檢測該頻點有沒有相應的音視頻信息，如果有，將該頻點寫入相應的數(shù)據(jù)庫，保存頻點。

圖3 軟件系統(tǒng)框圖

2 Android系統(tǒng)移植

本系統(tǒng)采用海思提供的Android系統(tǒng)開發(fā)包，將本系統(tǒng)代碼移植到Android開發(fā)包并對相關(guān)方法進行改寫，并重新編譯[10]。模擬信號播放器主要用到VideoView控件的VideoView.setVideoURI、VideoView.start、VideoView.seekTo方法，其中VideoView.setVideoURI設(shè)置數(shù)據(jù)源；VideoView.start準備播放，設(shè)置播放的surface、聲音等參數(shù)；VideoView.seekTo設(shè)置換臺參數(shù)。以上方法主要依賴libmedia_jni.so、libmedia.so、libmediaplayerservice.so 和調(diào)諧器驅(qū)動等庫函數(shù)。

2.1 源碼準備

將名為APP_AnalogTunerPlay文件夾放于Android SDK源代碼目錄下的：Hidevicehisilicon godbox driversdksample目錄下。

將名為6EPNF_1.c、6EPNF_1.h、hi_adp_mpi.c、hi_adp_mpi.h 文件放于Android SDK源代碼目錄下的Hidevicehisilicongodboxdriversdksamplecommon目錄下。

將名為YH_AT_MediaPlayer.h、YH_AT_MediaPlayer.cpp、MediaPlayerService.cpp、Android.mk放于Android SDK源代碼目錄下的Hiframeworksasemedialibmediaplayerservice下。

將名為tvp5150.c文件放于Android SDK 源代碼目錄下的：Hidevicehisilicongodboxdriver sdkmspecsdrv vp5150下。

2.2 庫文件編譯

進入到Hidevicehisilicongodboxdriversdksample目錄下，執(zhí)行mm命令，可以編譯生成APP_AnalogTunerPlay庫。

進入到Hidevicehisilicongodboxdriversdksamplecommon目錄中下，運行mm命令，可以編譯生成libsample_common.so庫文件。

進入Hiframeworksasemedialibmediaplayerservice目錄下，執(zhí)行mm命令，可以編譯生成libmediaplayerservice.so庫文件。

進入Hidevice hisilicon godbox driversdk目錄下，運行make -f mpi.mk，可以生成hi_tvp5150.ko庫文件。

最后將這些庫文件分別放入系統(tǒng)相應的文件夾，運行系統(tǒng)應用，完成播放器的運行。

3 產(chǎn)品演示及性能測試

由于Android系統(tǒng)的優(yōu)勢，本產(chǎn)品具有良好的用戶體驗，可視化程度很高；相比普通模擬電視，本產(chǎn)品的清晰度更高。圖4所示仿真圖展示了節(jié)目播放畫面及系統(tǒng)參加調(diào)解界面。

圖4 產(chǎn)品演示圖(截圖)

4 結(jié)束語

隨著Android系統(tǒng)推廣普及，Android系統(tǒng)將徹底改變傳統(tǒng)收視習慣，Android機頂盒將會進一步發(fā)展，但由于模擬信號具備免費這一優(yōu)勢，短期內(nèi)也不會消亡，因此搭載Android系統(tǒng)的智能模擬機頂盒也將有廣闊的應用空間。本文設(shè)計的Android智能機頂盒，使得機頂盒不僅具備正常網(wǎng)頁瀏覽、視頻電影觀看、聊天辦公、購物游戲等功能，還可以接收傳統(tǒng)的模擬電視，降低酒店等大型場所的成本，應用前景非常廣闊。

[1]魏沖，李智浩，于華. 淺淡Android系統(tǒng)機頂盒的前景[J].有線電視技術(shù)，2012(3)：97-99.

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Design and Implementation of Intelligent Simulation of STB Based on Android System

HU Shanshan1，YANG Fan1，HUA Zhong2，KOU Zhiqiang2，PAN Guofeng1

(1.CollegeofInformationEngineering，HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300401,China； 2.TianjinBotroElectronicalTech.Co.,Ltd.,Tianjin300384,China)

In order to solve the problem that the digital broadcasting television installations always charge too much for the multi-room venues such as hotels and inns, an intelligent simulation of STB is designed and implemented. From the hardware level, the HI3716C platform is expanded, and from the software level, analog signal with Android built-in components is utilized. The construction of the NDK environment of the Android system and the seamless connection between the top layer application(JAVA) and the bottom layer(C programming language) are also realized. The experiment results indicate that the product performance is quite satisfying. The broad application prospects and commercial value can be predicted in big multi-room sites.

intelligent set-top boxes；Android；Analog signal；system migration

國家科技重大專項課題項目(2009ZX02308-004)

TN27

A

10.16280/j.videoe.2015.01.008

2014-05-08

【本文獻信息】戶珊珊，楊帆，華中，等.基于安卓系統(tǒng)的模擬智能機頂盒的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電視技術(shù),2015，39(1).

戶珊珊，碩士生，主要研究方向為信號與信息處理；

楊 帆，教授，博士生導師，主要從事電子電路、機器視覺及系統(tǒng)設(shè)計等方面的研究。

責任編輯：許 盈