數(shù)字機(jī)頂盒系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

付勇華

現(xiàn)如今，數(shù)字電視機(jī)項(xiàng)盒已經(jīng)在千家萬(wàn)戶中被廣泛的使用著，它是數(shù)字信息化發(fā)展的產(chǎn)物，它的主要作用是充當(dāng)同軸電纜電視信號(hào)線與電視機(jī)之間的媒介，用來(lái)完成對(duì)數(shù)字電視信號(hào)的接收、發(fā)生、處理等功能。因此文章對(duì)數(shù)字機(jī)頂盒軟件設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字機(jī)頂盒 軟件設(shè)計(jì) 要點(diǎn)

數(shù)字機(jī)頂盒是一個(gè)連接電視機(jī)和外部信號(hào)源的設(shè)備，由于可以放置在電視機(jī)的頂部且為一體機(jī)不大的盒子而得名，其英文名字為 Set-top Box（STB）。機(jī)頂盒是實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視接收必不可少的設(shè)備，它主要承擔(dān)著將壓縮數(shù)字信號(hào)解碼成電視內(nèi)容的功能，在整個(gè)數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著重要的地位。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基于硬件的平臺(tái)化和專用性的考慮，目前的機(jī)頂盒系統(tǒng)多采用專用芯片。本系統(tǒng)選用意法半導(dǎo)體推出的機(jī)頂盒芯片STIH416 作為核心處理器。硬件方面，其搭載ARM Cortex-A9 MPCore雙核應(yīng)用處理器和ARM Mali-400MP四核繪圖處理器，并集成了多標(biāo)準(zhǔn)視頻解碼引擎和支持高清和3D TV標(biāo)準(zhǔn)的高性能視頻編碼器，擁有極其出色的運(yùn)算性能和高畫質(zhì)的處理性能，其實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼功能可將高清內(nèi)容通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)傳輸至智能手機(jī)、平板電腦、大屏幕電視并播放，實(shí)現(xiàn)了真正的多屏融合體驗(yàn)。系統(tǒng)層面，STIH416單芯片能夠運(yùn)行Android 4.0操作系統(tǒng)，不僅秉承嵌入式系統(tǒng)低功耗高性能以及方便移植和裁剪的優(yōu)點(diǎn)，且具有更好的擴(kuò)展性能、優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具和海量的應(yīng)用，必將能成為數(shù)字電視時(shí)代的先導(dǎo)力量。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

系統(tǒng)主要基于核心芯片STIH416、外圍設(shè)備及模塊其主要包括調(diào)諧器、解調(diào)器、SDRAM、FLASH、智能卡模塊、紅外接收模塊以及網(wǎng)絡(luò)接入模塊等。首先，同軸電纜將經(jīng)編碼調(diào)制并實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用后的電視音視頻信號(hào)及相關(guān)信息傳輸入戶，由調(diào)諧器將高頻的電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，再經(jīng)由解調(diào)器對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換、QAM 解調(diào)等處理，從數(shù)據(jù)中分離出音視頻及相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸流，最后送至STIH416處理芯片中進(jìn)行解碼、解復(fù)用及解擾等處理，輸出可供電視高質(zhì)量呈現(xiàn)的電視信號(hào)。

主要接口包括智能卡、串口、網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、紅外接收模塊。智能卡可以提供數(shù)字電視加擾保密節(jié)目信息所需的密鑰，以使機(jī)頂盒系統(tǒng)提取傳輸流中的解擾、解密信息。串口主要用于程序升級(jí)，USB接口可連接U盤、移動(dòng)硬盤等外接存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的存儲(chǔ)或供機(jī)頂盒讀取外來(lái)文件。網(wǎng)絡(luò)接口提供Internet的接入，完成機(jī)頂盒的網(wǎng)上瀏覽、電子郵件等網(wǎng)絡(luò)功能。紅外接收模塊經(jīng)設(shè)計(jì)可以與移動(dòng)控制端進(jìn)行連接，接收移動(dòng)設(shè)備發(fā)出的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)頂盒的控制。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

機(jī)頂盒系統(tǒng)硬件技術(shù)含量較高，主要包括解調(diào)及信道解碼技術(shù)、解復(fù)用及信源解碼技術(shù)、加解擾技術(shù)、條件接收以及大規(guī)模集成芯片技術(shù)等。有線電視信號(hào)傳入機(jī)頂盒硬件系統(tǒng)后，前端的調(diào)諧器VA1T1ED6060和解調(diào)器STV0370將完成解調(diào)及信道解碼部分，處理后的傳輸流直接傳送至主芯片STIH416中。由于STIH416集成有ARM Cortex-A9 MPCore雙核應(yīng)用處理器、ARM Mali-400MP圖形處理器、專用傳輸流處理器以及自適應(yīng)視頻流轉(zhuǎn)碼器，因而解復(fù)用和信源解碼等功能的實(shí)現(xiàn)都可以在主芯片中進(jìn)行。最后提取出來(lái)的音視頻信號(hào)，通過(guò)接口傳輸至顯示設(shè)備。要實(shí)現(xiàn)機(jī)頂盒更加豐富的交互式功能，機(jī)頂盒系統(tǒng)與Internet的結(jié)合便是必須的。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

軟件技術(shù)是電視機(jī)頂盒最關(guān)鍵的一環(huán)，也是運(yùn)營(yíng)商展示各自特點(diǎn)及競(jìng)爭(zhēng)力、吸引用戶投入精力最多的部分。音視頻解碼的基本功能主要由硬件實(shí)現(xiàn)，而內(nèi)容的點(diǎn)播重現(xiàn)、可視化的UI設(shè)計(jì)、Internet網(wǎng)絡(luò)接入、機(jī)頂盒與PC或移動(dòng)設(shè)備的通信等個(gè)性化體驗(yàn)的人機(jī)交互式功能，都需要通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)頂盒系統(tǒng)主要圍繞Android4.0內(nèi)核構(gòu)建整個(gè)軟件平臺(tái)，如圖2所示。

機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)平臺(tái)采用分層式結(jié)構(gòu)，主要架構(gòu)有：底層的啟動(dòng)引導(dǎo)層。引導(dǎo)初始化進(jìn)程，加載機(jī)頂盒所需資源，啟動(dòng)操作系統(tǒng)。硬件驅(qū)動(dòng)層。設(shè)備應(yīng)用層的運(yùn)行要通過(guò)調(diào)用硬件驅(qū)動(dòng)層提供的API接口來(lái)管理各個(gè)模塊，并提供上層應(yīng)用的編程接口，以使操作更便捷直觀。驅(qū)動(dòng)主要包括：FLASH驅(qū)動(dòng)、SDRAM驅(qū)動(dòng)，音視頻驅(qū)動(dòng)、智能卡驅(qū)動(dòng)等。

操作系統(tǒng)層為Android內(nèi)核。主要進(jìn)行內(nèi)存分配，進(jìn)程的調(diào)度與通信，中斷管理以及數(shù)據(jù)處理等工作。可以根據(jù)需求進(jìn)行增減和優(yōu)化。GUI系統(tǒng)層，即圖形用戶界面管理層。該層提供了應(yīng)用所需接口以及信號(hào)解析模塊、各類數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形庫(kù)等。頂層為應(yīng)用系統(tǒng)層。主要為用戶提供個(gè)性化的軟件應(yīng)用，方便用戶實(shí)現(xiàn)各種交互體驗(yàn)。如在網(wǎng)絡(luò)交互中常用的郵件系統(tǒng)、互動(dòng)游戲、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、視頻會(huì)話等。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章重點(diǎn)討論了數(shù)字機(jī)頂盒的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，相信在以后對(duì)數(shù)字機(jī)項(xiàng)盒軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)中習(xí)，會(huì)得到很好的完善。隨著數(shù)字電視的迅速發(fā)展，將會(huì)有更多的功能集成在數(shù)字電視機(jī)頂盒中，同時(shí)通過(guò)機(jī)頂盒可以開(kāi)展的業(yè)務(wù)也越來(lái)越多，為廣大的數(shù)字電視用戶帶來(lái)更多的便捷。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

湖南省花垣縣民族宗教事務(wù)和旅游文化廣電新聞出版局 湖南省花垣縣 416400