基于嵌入式IPTV數(shù)字機頂盒的設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速進步，IPTV得到了空前的發(fā)展，成為了信息領(lǐng)域關(guān)注的熱點問題。IPTV具有多媒體服務(wù)功能，特征十分鮮明，可以實現(xiàn)數(shù)字節(jié)目的播放、網(wǎng)絡(luò)交互、電子郵件接收和個性化點播等功能，為不同終端的客戶提供服務(wù)。本文基于以上背景，提出了基于嵌入式IPTV數(shù)字機頂盒的構(gòu)建方案，具有一定的實踐參考意義。

關(guān)鍵詞：IPTV；數(shù)字機頂盒；嵌入式技術(shù)

中圖分類號：TN948.55

隨著廣電有線電視業(yè)務(wù)的發(fā)展，數(shù)字化已經(jīng)完全取代了模擬電視業(yè)務(wù)形成了廣播電視業(yè)務(wù)新的技術(shù)標準。隨之在此背景下，數(shù)字機頂盒的應(yīng)用市場迅速的擴大發(fā)展。早期的數(shù)字電視機頂盒只具備接收數(shù)字電視信號并解碼這一單一功能，是標準的標清單向機頂盒。但隨著科技進步和發(fā)展尤其是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的日新月異，家用機頂盒由早期的單向機頂盒向著高清、交互、的雙向網(wǎng)絡(luò)機頂盒發(fā)展。同時隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及“三網(wǎng)融合”概念的提出，廣播電視網(wǎng)和數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)將越來多的被捆綁在一起，成為整體業(yè)務(wù)，因此能夠以家用機頂盒為終端訪問數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)就顯得尤為關(guān)鍵和迫在眉睫。因此嵌入式瀏覽器集成到機頂盒系統(tǒng)中將成為必然的趨勢。IPTV的本質(zhì)是交互網(wǎng)絡(luò)電視，利用有線電視網(wǎng)絡(luò)，將多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)集于一體，向有線電視終端家庭用戶提供各種各樣的交互式服務(wù)。IPTV數(shù)字機頂盒作為終端，家庭電視機作為視頻設(shè)備，通過有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)為用戶提供交互式多媒體服務(wù)。有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶享受的IPTV服務(wù)分為兩種：一是網(wǎng)絡(luò)機頂盒+家庭電視機；二是計算機終端+家庭電視機。IPTV與傳統(tǒng)的模擬信號傳輸方式不同，更與數(shù)字電視傳輸方式不同。由于傳統(tǒng)模擬信號傳輸和數(shù)字電視傳輸具有單向傳輸?shù)奶卣鳎瑪?shù)字電視傳輸只是信號傳輸方式的轉(zhuǎn)變，并沒有在真正意義上涉及多媒體內(nèi)容的傳輸。

IPTV行業(yè)目前雖然仍處于起步階段，但隨著三網(wǎng)融合概念的逐步深入，其發(fā)展空間也將得到進一步的擴展。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，IPTV用戶的持續(xù)增加。越來越多人的生活和娛樂需要借助網(wǎng)絡(luò)，越來越離不開網(wǎng)絡(luò)。對廣播電視服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的要求也將越來越高，IPTV的興起則能提供很好的解決方案，滿足這一社會需求。IPTV將計算機、電視機和通信網(wǎng)絡(luò)集成一體，充分適應(yīng)現(xiàn)代信息社會網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的趨勢，以最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。家庭用戶購買了IPTV機頂盒設(shè)備，成本比購買一臺電腦要小得多，卻同時能夠?qū)崿F(xiàn)收看電視節(jié)目與訪問數(shù)據(jù)網(wǎng)兩個功能。同時由于嵌入式瀏覽器在機頂盒應(yīng)用系統(tǒng)的集成，機頂盒不再是單向的解碼和播放平臺。用戶可以根據(jù)的自身的主觀意愿對收視節(jié)目進行自主的選擇。這充分的顯示了集成嵌入式瀏覽器的IPTV網(wǎng)絡(luò)機頂盒研發(fā)的必要性與在實際使用過程中的重大應(yīng)用意義。

1 IPTV業(yè)務(wù)主要應(yīng)用

IPTV能夠為用戶提供多種多媒體信息服務(wù)，包括有線電視業(yè)務(wù)服務(wù)、移動通信業(yè)務(wù)服務(wù)和增值業(yè)務(wù)服務(wù)等。有線電視業(yè)務(wù)服務(wù)包括個性化點播、廣播電視等；移動通信業(yè)務(wù)服務(wù)包括即時信息傳輸?shù)?；增值業(yè)務(wù)服務(wù)包括網(wǎng)絡(luò)電視購物、網(wǎng)絡(luò)在線游戲等。同時，IPTV還可以為用戶提供遠程網(wǎng)絡(luò)教育、遠程網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療等特殊業(yè)務(wù)服務(wù)。

目前，增值業(yè)務(wù)服務(wù)已經(jīng)成為了IPTV領(lǐng)域關(guān)注的焦點。由于增值業(yè)務(wù)涉及的范圍非常廣泛，包括了各種各樣的個性化信息服務(wù)。視頻類服務(wù)屬于IPTV提供的基本業(yè)務(wù)，隨著IPTV進一步發(fā)展，增值業(yè)務(wù)逐漸成為了IPTV的主要業(yè)務(wù)，增值業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展能夠進一步提高用戶的參與度，充分滿足用戶的個性化、互動化需求。在IPTV發(fā)展較為成熟的階段，增值業(yè)務(wù)與人們生活、工作和學(xué)習(xí)的關(guān)系越來越密切，融入到了社會各行各業(yè)領(lǐng)域，針對用戶需求的個性化應(yīng)用必將大量涌現(xiàn)。

一般情況下，IPTV主要特征包括交互性和實時性兩個方面，同時具有以下功能：（1）個性化點播功能：家庭用戶可以隨時隨地根據(jù)自己的需求點播視頻節(jié)目庫中的內(nèi)容；（2）廣播時移功能：家庭用戶可以點擊“暫?！?、“繼續(xù)”等按鈕實現(xiàn)播放功能；（3）雙向互動功能：家庭用戶能夠參與到視頻節(jié)目內(nèi)容的互動討論中，也可以根據(jù)自己的要求選擇節(jié)目，享受在線購物、在線游戲、電子商務(wù)、即時通信等各種功能性服務(wù)。家庭電視機設(shè)備不再是單純的傳播工具，而是具有交互性和反饋性。

2 IPTV機頂盒系統(tǒng)設(shè)計

2.1 IPTV機頂盒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

IPTV數(shù)字機頂盒由以太網(wǎng)接口、解碼解擾解調(diào)單元和視音頻輸出等部分共同組成，以完成IPTV數(shù)字機頂盒接收網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，同時將其轉(zhuǎn)換成為能夠通過家庭電視機播放的信號。家庭用戶利用電視遙控器將控制信息傳輸?shù)絀PTV數(shù)字機頂盒，再由機頂盒將用戶需求的網(wǎng)絡(luò)視音頻顯示在家庭電視機終端設(shè)備上。IPTV數(shù)字機頂盒通過以太網(wǎng)接口來接收網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，經(jīng)過一系列解碼、解擾和解調(diào)之后，再進行視音頻轉(zhuǎn)換，最終成為能夠被家庭電視機設(shè)備識別的模擬信號；同時，IPTV數(shù)字機頂盒負責(zé)接收電視機傳來的控制指令，再將指令發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器根據(jù)IPTV數(shù)字機頂盒傳來的指令，將用戶需求的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳?，共同完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能。

2.2 IPTV機頂盒硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文提出的基于嵌入式IPTV數(shù)字機頂盒的構(gòu)建方案采用了功能強大的AMD Au1200芯片作為嵌入式處理器，該嵌入式處理器是整個系統(tǒng)的控制器部分，負責(zé)實現(xiàn)對外圍硬件控制、任務(wù)調(diào)度、指令執(zhí)行等功能。NOR FLASH中存儲了文件系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序和驅(qū)動程序，以及一系列引導(dǎo)代碼和內(nèi)核文件等；DDR SDRAM負責(zé)為IPTV數(shù)字機頂盒系統(tǒng)的正確運行提供充分的空間，還要負責(zé)存儲系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的各種相關(guān)數(shù)據(jù)；RS232作為調(diào)試系統(tǒng)，而NAND FLASH作為存儲器負責(zé)對本地信息進行存儲。同時還配備了RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和音視頻輸出接口。網(wǎng)絡(luò)接口可以用來數(shù)據(jù)網(wǎng)交互業(yè)務(wù)的互連接口，同時可以通過此端口對網(wǎng)絡(luò)傳送的IP包進行視頻拆解、音頻拆解、然后在分別音視頻解碼。而音視頻輸出端口則是機頂盒的功能輸出端口負責(zé)傳送音視頻至外部顯示終端進行顯示，從而完成收視。

3 嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計

IPTV數(shù)字機頂盒的嵌入式系統(tǒng)包括四個組成部分，一是CUP中央處理器；二是嵌入式操作系統(tǒng)；三是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具；四是嵌入式應(yīng)用軟件。

嵌入式CPU中央處理器作為IPTV數(shù)字機頂盒的核心部分，負責(zé)對IPTV數(shù)字機頂盒的各種接口進行管理，同時可以調(diào)度各種驅(qū)動程序。嵌入式CPU中央處理器能夠使解碼芯片將接收到的視音頻數(shù)據(jù)進行一系列解碼、解擾和解調(diào)，進而轉(zhuǎn)換成家庭電視機能夠識別的模擬信號。嵌入式操作系統(tǒng)負責(zé)提供用戶與IPTV數(shù)字機頂盒交互進行管理，其固化于ROM中。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具負責(zé)提供各種接口協(xié)議和中間件協(xié)議。嵌入式應(yīng)用軟件負責(zé)提供視音頻解碼、信號轉(zhuǎn)換、智能IC卡管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理和人機交互控制管理等功能。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)和有線電視網(wǎng)構(gòu)成的“三網(wǎng)融合”飛速發(fā)展，已經(jīng)成為了現(xiàn)代信息社會環(huán)境下的高科技產(chǎn)業(yè)，IPTV更是互聯(lián)網(wǎng)運營商、電信運營商和有線電視運營商共同結(jié)合發(fā)展的融合產(chǎn)物，可以利用建設(shè)完成的有線電視寬帶網(wǎng)絡(luò)為用戶提供個性化多媒體信息服務(wù)。本文提出的基于嵌入式IPTV數(shù)字機頂盒的構(gòu)建方案具有良好的模塊化結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)處理與業(yè)務(wù)處理相互分離，更有利于未來擴展和維護。

參考文獻：

[1]謝衛(wèi)華，王永濱.基于中間件的IPTV機頂盒前端界面設(shè)計[J].電視技術(shù)，2008（04）：48-49+72.

作者簡介：屠恒海（1980.11-），男，天津人，中級工程師，工學(xué)碩士，研究方向：嵌入式硬件研發(fā)。

作者單位：天津市德力電子儀器有限公司，天津 300392