高清有線機(jī)頂盒軟件安全可靠升級(jí)的措施

李曉芳

【摘 要】數(shù)字技術(shù)的普及堪稱現(xiàn)代信息領(lǐng)域最大的一次技術(shù)革命，這場革命的浪潮在二十世紀(jì)末的最后幾年迅速席卷全球。所到之處，不僅改變了人類的生產(chǎn)方式、生活方式、思維方式，更改變了人類的信息傳播方式。電視從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變是當(dāng)今電視產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷的一個(gè)重大歷史階段。用戶日益增加的數(shù)字電視功能和業(yè)務(wù)需求對(duì)高清數(shù)字電視的設(shè)計(jì)和升級(jí)提出了更高的要求。因此在盡量保持原有前期機(jī)頂盒硬件設(shè)備投入的基礎(chǔ)上，不斷地更新、完善新的機(jī)頂盒應(yīng)用軟件成為一種趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)頂盒 升級(jí) 可靠性 數(shù)字信號(hào)

1 機(jī)頂盒軟件升級(jí)措施

目前市場上的數(shù)字機(jī)頂盒的升級(jí)方式不規(guī)范，有些機(jī)頂盒沒有自動(dòng)升級(jí)功能，發(fā)現(xiàn)問題就返廠維修，機(jī)頂盒發(fā)下去后，一旦有問題只能返回廠家重寫軟件或廢棄，升級(jí)成本極高。最初生產(chǎn)的機(jī)頂盒都沒有自動(dòng)升級(jí)功能，目前機(jī)頂盒最常用的是在機(jī)頂盒出廠時(shí)一次寫入FLASH中一個(gè)Loader，但是一經(jīng)寫入不得更改，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的升級(jí)。但是不能升級(jí)Loader本身。

為解決升級(jí)的問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了Boot加雙Loader的雙系統(tǒng)升級(jí)模式，在系統(tǒng)中增加一個(gè)備份Loader軟件，備份Loader是Loader的完整的復(fù)制，這樣就可以實(shí)現(xiàn)Loader的升級(jí)，當(dāng)升級(jí)Loader的時(shí)候，如果擦除后寫入Loader失敗，下次開機(jī)可以從備份Loader拷貝到主Loader塊，重新引導(dǎo)升級(jí)流程。在Flash存儲(chǔ)時(shí)，本設(shè)計(jì)把程序物理上分塊設(shè)計(jì)，各塊相對(duì)獨(dú)立，字庫、圖片、開機(jī)畫面、廣告圖片等分別做成獨(dú)立的bin文件，放到flash中不同的塊中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)每部分的獨(dú)立升級(jí)，及時(shí)升級(jí)失敗，開機(jī)仍然可以繼續(xù)自動(dòng)升級(jí)，如果自動(dòng)升級(jí)失敗，本系統(tǒng)配備的多種手動(dòng)升級(jí)方式還可以繼續(xù)升級(jí)，確保在用戶家可以完全升級(jí)，不需把機(jī)頂盒收回。

本方案在Loader中增加了多合一驅(qū)動(dòng)的概念，比如三合一高頻頭驅(qū)動(dòng)，就是三款高頻頭做成一個(gè)驅(qū)動(dòng)庫，開機(jī)進(jìn)入Loader后自動(dòng)適配硬件器件，而不是固定的硬件型號(hào)，不再受一款硬件只能配一種軟件驅(qū)動(dòng)的限制。一個(gè)市場即使有多寬硬件也可以做到軟件的兼容，軟件維護(hù)起來就比較方便，成本相對(duì)也會(huì)降低。

2 機(jī)頂盒軟件升級(jí)方法的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

機(jī)頂盒軟件是運(yùn)行在硬件基礎(chǔ)上，軟件包括Boot、Loader和圖片、字庫及應(yīng)用程序等，由于flash的內(nèi)容在斷掉時(shí)也不會(huì)丟失，所以，Boot、loader和應(yīng)用程序代碼是存儲(chǔ)在flash中。正常工作時(shí)，Boot引導(dǎo)程序啟動(dòng)，flash中的Loader代碼將被拷貝到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的DDR中執(zhí)行，Loader運(yùn)行過程中判斷是否需要升級(jí)數(shù)據(jù)，如果不需要升級(jí)，則把應(yīng)用代碼拷貝到DDR中運(yùn)行應(yīng)用程序。在進(jìn)行升級(jí)時(shí)，數(shù)字電視設(shè)備從TS流中提取出復(fù)用在TS流中的代碼數(shù)據(jù)塊，并重新組合成為完整的flash鏡像文件，把Loader和應(yīng)用程序、圖片、字庫等寫入到配置好的flash塊中。

2.1機(jī)頂盒軟件升級(jí)模塊設(shè)計(jì)

本方案的設(shè)計(jì)目的是要實(shí)現(xiàn)整套軟件的可升級(jí)性，降低升級(jí)軟件的復(fù)雜度，升級(jí)模塊設(shè)計(jì)上分為一個(gè)boot模塊和兩個(gè)獨(dú)立的Loader模塊，以及完整的應(yīng)用模塊。Boot模塊志實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的引導(dǎo)功能，本方案Loader的主要功能是實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)升級(jí)功能，帶有基本的OSD顯示，用于顯示升級(jí)設(shè)置界面以及升級(jí)進(jìn)度。從應(yīng)用角度看，boot和Loader都可以看做一套應(yīng)用系統(tǒng)，相當(dāng)于裁減了應(yīng)用層、中間層以及驅(qū)動(dòng)層的精簡系統(tǒng)。這樣設(shè)計(jì)可以叨叨上層應(yīng)用、圖片、字庫和Loader的組合或者單獨(dú)升級(jí)。Flash的特性是必須先擦除才能寫入，這樣組合升級(jí)時(shí)我們也采用分塊結(jié)構(gòu)，就是按升級(jí)的單元擦除和寫入，每個(gè)在flash中獨(dú)立存儲(chǔ)的塊就是一個(gè)獨(dú)立的單元。為了減少提取數(shù)據(jù)的時(shí)間，升級(jí)數(shù)據(jù)提取時(shí)是把所有的數(shù)據(jù)一次提到，寫入的時(shí)候不是一次全部擦除原有數(shù)據(jù)，而是擦一個(gè)單元寫一個(gè)單元。這樣可以降低升級(jí)過程斷電或異常造成升級(jí)破壞的概率，更好的確保升級(jí)過程的有效性，軟件代碼結(jié)構(gòu)圖如下：

應(yīng)用程序（Flash APP）

主Loader 備份Loader

Boot（引導(dǎo)系統(tǒng)）

2.2 升級(jí)安全設(shè)計(jì)

由于機(jī)頂盒產(chǎn)品的特殊性，其規(guī)模大，應(yīng)用廣，需求變化多，升級(jí)次數(shù)多，一個(gè)小的有線市場也要有十幾萬用戶。如果升級(jí)不可靠，其后果是難以想象的，升級(jí)維護(hù)的成本也是巨大的。所以，省級(jí)安全是必須做到的。

軟件升級(jí)的安全性主要是考慮兩個(gè)方面，一個(gè)是本機(jī)升級(jí)到可靠性，即信號(hào)惡劣、升級(jí)失敗情況下所采取的措施；二是升級(jí)文件本身的完整性和可靠性。

要確保升級(jí)方案的可靠性，首先從設(shè)計(jì)上要考慮完善。本系統(tǒng)從軟硬件環(huán)境可靠性、流程設(shè)計(jì)、非正常操作、恢復(fù)機(jī)制、用戶操作過程等方面都采取一定的措施來保證。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)行設(shè)定信號(hào)弱的時(shí)候不進(jìn)行升級(jí)操作，因?yàn)槿绻盘?hào)比較差的情況下，高頻頭可以鎖定，但是提取數(shù)據(jù)可能會(huì)超時(shí)或中斷。如果數(shù)據(jù)未下載完系統(tǒng)斷電，由于未對(duì)flash進(jìn)行改寫，因此不應(yīng)向可靠性。如果在flash改寫時(shí)斷電，則下次開機(jī)時(shí)應(yīng)重新進(jìn)入升級(jí)界面。開機(jī)校驗(yàn)主Loader是否正確，若主Loader模塊正確，則引導(dǎo)主Loader模塊啟動(dòng)，若主Loader模塊損壞，則校驗(yàn)備份Loader模塊是否正確，若備份Loader正確，將備份Loader的內(nèi)容拷貝到主Loader中，引導(dǎo)主Loader啟動(dòng)。

3 結(jié)語

我國模擬電視轉(zhuǎn)數(shù)字電視正在如火如荼的進(jìn)行著，數(shù)字機(jī)頂盒必在此階段擔(dān)當(dāng)重任，各種新的業(yè)務(wù)需求，新的功能層出不窮，Loader系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在今后應(yīng)該還會(huì)向著更智能，更人性化的方向發(fā)展。此外，三網(wǎng)融合的進(jìn)程也在推動(dòng)，目前也有多家公司拿到了廣電的網(wǎng)絡(luò)營業(yè)牌照，這為機(jī)頂盒注入新的動(dòng)力，機(jī)頂盒Loader的設(shè)計(jì)應(yīng)該也會(huì)更加多樣化。

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