基于LINUX系統的STB設計

沈靜

摘 要：機頂盒具備數字電視信號接收及解碼輸出功能，是數字電視系統關鍵部件。當前我國尚未研發出技術較為成熟的交互式應用。本文首先對機頂盒軟件系統進行簡單介紹，之后分別從節目管理模塊的開發以及機頂盒應用程序等角度對基于LINUX系統的機頂盒設計方案進行全面解讀。

關鍵詞：LINUX系統；機頂盒；數字電視系統；交互式應用

1前言

數字機頂盒包括硬件平臺及軟件系統兩部分，其中硬件部分主要作用是音頻及視頻解碼，軟件系統主要用于實現操作界面相關功能、重現電視圖像、數據廣播業務平臺及互聯網接入等。數字機頂盒軟件系統主要涉及到嵌入式操作系統、軟件及硬件抽象層、應用程序等幾部分。本文主要是對依托于LINUX（v2.6.21） 操作系統的數字高清解碼芯片機頂盒系統軟件設計進行分析，從而研發出適合所選的硬件平臺特點并且具備基本機頂盒功能的軟件系統。

2基于LINUX系統的STB設計方案

2.1機頂盒軟件系統

本文所探討的基于LINUX（v2.6.21） 操作系統的數字高清解碼芯片機頂盒系統軟件的開發主要涉及到以下幾方面內容：

（1）機頂盒底層驅動程序，主要包括前端、USB接口、Enthernet、Flash驅動以及接收遙控信號的相關軟件等；（2）機頂盒節目管理模塊，該模塊的主要作用是保存整機狀態信息以及用戶個性化設置信息，并對這些信息進行有效管理；保存業務數據信息，并對其進行實時更新及有效管理；除此之外，還負責獲取節目數據，并進行相應分析；（3）機頂盒應用程序，主要涉及到設計并顯示機頂盒用戶界面及選單界面；圖形用戶界面、選單界面以及用戶交互的應用及管理等。基于LINUX操作系統的機頂盒軟件系統結構詳見圖1所示。

2.2節目管理模塊

用戶應用程序中一個關鍵部分就是節目操作管理模塊，此模塊的主要作用是對節目操作管理模塊與系統其它模塊之間的關系及通信協議進行確定，構建節目數據庫。對于數字電視機頂盒軟件功能而言，針對節目及頻道所進行的全部實質性節目操作是極為關鍵的一項內容。筆者在此所闡述的機頂盒設計方案中，節目操作功能主要涉及到節目的搜索及選擇，提取及保存節目信息，針對節目數據庫所進行的相關操作等。本文所探討的機頂盒相關的界面操作相關功能大多數都與節目數據庫存在一定關聯。

（1）Builder模塊。此模塊的主要作用是根據USIF相關指令構建節目數據庫，將搜索狀態及內容反饋至USIF，以用戶實際需求為依據構建頻點以及頻道信息數據庫。Builder模塊結構詳見圖2所示。

Builder模塊所支持的搜索方式主要盲掃、網絡搜索以及手動搜索等三種，其中，盲掃是以預置頻點搜索節目信息為主要依據，對節目數據庫進行構建；網絡搜索主要是以輸入頻點為依據，對NIT表進行搜索；以網絡信息為依據，對相關節目信息進行搜索，從而構建起較為完整的網絡節目信息數據庫；手動搜索主要是以輸入頻點為依據對其進行搜索，從而構建起完整的節目信息數據庫。

（2）PSI模塊。PSI模塊是建立在Demux驅動基礎之上的，需要借助Demux模塊而獲取Section數據搜索功能，其主要作用是向EPG以及Builder等模塊提供完整表及條件捕獲接口。PSI模塊所支持的得到表方式有GetTable以及Capture兩種，其中，借助前者所提供的功能接口，可以直接獲取表數據返回，假如超出既定時間而未獲取表數據，則返回超時；借助后者功能接口，在提出表申請的基礎之上，利用異步通信方式獲取表結構，并向應用模塊發出相應通知。捕獲方式具體包括三種模式：Update Mode，即更新模式，在版本更新時向應用模塊發出通知；Complete Mode，在獲取完整表結構后向應用模塊發出通知；Section Mode，在獲取Section數據時向應用模塊發出通知。

（3）DBaseMgr模塊。此模塊是數據庫管理系統，主要負責保存及管理頻道、頻點、系統信息以及EPG等相關信息；添加、刪除、編輯、排序以及查找節目頻點等。此模塊與Builder 、EPG、USIF、Player等模塊之間進行交互。為確保數據元素操作效率，防止大量內存碎片的出現，同時也是出于操作便利性的考慮，采用靜動結合的設計思路，在數據結構上選擇靜態雙向鏈表式。

數據庫管理系統在功能方面具有以下特點：第一，功能較為完善，包括創建、管理及刪除數據庫等；可以支持多用戶操作，系統是建立在Linux 這一多用戶分時操作系統基礎之上的，可以確保多個用戶在同一時間的操作需求得到有效滿足；最后，擁有完整的數據。系統屬于嵌入式系統，所以模塊需要確保數據庫數據在掉電情況下的完整性。

2.3機頂盒應用程序

機頂盒應用程序的主要作用是顯示用戶交互選單，所以，在對機頂盒應用程序開發方面選擇MiniGUI開源軟件。MiniGUI開源軟件是嵌入式Linux系統下的輕量級圖形用戶界面支持系統，在實踐中的應用極為廣泛，相比較于其他嵌入式GUI而言，該系統最大的優勢在于所占用的系統資源有限，可以根據用戶實際需求進行靈活配置；穩定性強，并且具備可移植性。MiniGUI的軟件架構較為優越，其上層與下層操作系統之間由抽象層IAL以及GAL進行隔離。通常情況下，基于MiniGUI的應用程序功能的實現需要依托于支持庫、操作系統、驅動程序接口以及MiniGUI 自身提供的API。以MiniGUI為基礎所開發的UI模塊詳見圖3所示。

3結語

綜上所述，本文首先對機頂盒軟件系統進行簡單介紹，之后分別從節目管理模塊的開發以及機頂盒應用程序等角度對基于LINUX系統的機頂盒設計方案進行全面解讀。本文主要從Linux 操作系統移植、驅動程序、MiniGUI 庫移植以及上層應用程序等角度對基于LINUX系統的STB設計方案進行介紹和分析。機頂盒硬件平臺與軟件系統是機頂盒系統的兩大主要內容，經過實驗測試，結果證實本系統設計方案的合理性。在系統功能方面，主要是對DVB-C標準特點進行考慮，不僅如此，在系統軟件方面也對DVB-C PSI極為關注。本軟件在功能方面，不但能夠實現基本的解調、信道解碼以及音頻視頻解碼輸出；而且可以根據用戶的具體需求提供選單式交互操作模式，便于用戶搜索節目、設置系統并對用戶設置進行保存，查看節目信息以及電子節目指南等。目前用戶對高清數字電視機頂盒的大部分要求均可以得到滿足。作為一個彩電大國，中國的機頂盒的普及率還十分有限，所以，對基于Linux 操作系統的機頂盒系統進行深入分析和探討具有重大的現實意義。

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