基于LINUX的IPTV機頂盒設計

蔣東云

摘 要：IPTV對于實現媒體提供者和媒體消費者互動有著很大的價值，而且還可以配置多種功能來完成用戶的選擇，實現娛樂、教育及商務功能。本文圍繞著IPTV的軟件系繞、模塊功能及其實時操作系統Linux對于整個模塊的整體功能進行設計。

關鍵字：IPTV；協議標準；Linux

引言

信息通信技術的發展帶來了國家信息化戰略的大力推進，而且隨著這個時期的到來，IP技術的發展也非常的快速，我國互聯網寬帶技術都得到了較大的發展，而且互聯網在發展過程中，開始與一些傳統產業融合而形成了新的發展力量，比如在這個時期出現了網絡電視（IPTV），網絡電視就是互聯網技術與傳統的電視產業相互融合而形成的，這是一個全新的產業，其優勢在于不但超過了原先的電信運營范圍，而且也超越了傳統的電視產業的運營范圍，也就預示著一個電子互動的娛樂市場的出現將無可避免，技術發展到一定的階段，催生了新的產業，產業帶動了整個市場的發展。

1、系統設計方案

被大眾所直接使用的IPTV機頂盒終端，它的功能主要是支持LAN和HDTV等網絡的傳輸，處理IP與音視頻流，以及解碼MPEG和WMV等，同時還支持認證功能的使用，共同相互交互滿足管理中的訪問控制等。

如圖1所示，IPTV機頂盒的基本系統結構可以分為前端和網絡，以及接收端三個部分，每個部分都由一些關鍵設備組成，在完成相應基本功能的同時，也要保證IPTV電視業務的順利運營。

目前許多的方案在接收端這方都是選取電機加STB的模式，這種模式要求STB從互聯網中能夠將數據流接收下來，在經過處理后傳輸給電視機播放。因此，這種模式必須提供相應的網卡接口。文章中所要講述的工作就是根據這種需求而產生。

2、嵌入式Linux平臺的系統搭建

Linux是一種現代的網絡操作系統，是目前最新的一種操作技術，如今有很多的嵌入式中應用此操作系統，是最為成功和完整的操作系統。由于它的優良特性，使它成為了嵌入市場的佼佼者。其主要的特點有以下幾種：

（1）Linux擁有高效的內核穩定性

通過對Linux的應用，可以證明它的內核是非常精簡，并且擁有高效穩定性的。由于內核采用的是單內核，還融入了微內核的理念，結合了兩者的特點，用戶還可以按照自己的需要進行插入和移走，因此，此系統非常適合在嵌入式中被運用。

（2）Linux開放源碼，且有豐富的軟件

Linux是開放源碼的操作系統，并且擁有豐富的軟件可供用戶選擇。由于嵌入式的種類特別多，要進行修改或優化的話，必須要對應具體的應用才可以實行，因此，源碼的獲得就必須被重視。嵌入式在開發時，只需要選擇對應的軟件就可以不需要重新來過。

（3）Linux受到廣泛硬件的支持

Linux能夠支持的體系結構有很多，并且在許多的硬件平臺中也有被移植。其中包括：ARM和X86，以及PowerPC和MIPS等。因此，也帶來了許多的吸引性。

3、基于LINUX平臺的開發

1）建立主機開發環境

嵌入式系統的開發流程一般是：

第一，在宿主機上搭建所需要的開發環境，進行程序編碼；

第二，宿主機同目標機建立連接，將應用程序下載到目標機上進行交叉編譯；

第三，經過調試之后，將應用程序下載到目標機中運行。

如圖2所示。嵌入式的平臺有硬件和軟件兩種。硬件中有宿主機和顯示設備，以及目標機等；軟件中有連接器和編輯器，以及調試器等。在IPTV機頂盒開發環境系統中，硬件中的宿主機：Intel X86、Linux系統的PC；目標機：PNX8550（MIPS內核）處理器。局域網的建立與DHCP服務都是由路由器來完成的，而輸出設備則是電視機。

2 ）內核編譯及文件系統設計

軟件的編譯是在Linux中進行的，由于目標板只可以運行程序不可以編輯程序，因此，編譯的工作只能在Linux中進行操作。本系統的編譯過程是：

tar xfz Mips-2011-10-15.zip

sudo./install-d/opt/eldk-4.1

正確安裝路徑，對環境的變量設定成CROSS-COMPILE-BASE與CROSS-COMPILE-PREFIX。

其安裝的步驟如下：

tar xf stb810_tarballs-SP7.tar

tar xfz stb810_base-SP7_RC3.tgz

嵌入式Linux內核與所對應的文件，是在工具鏈及軟件包完成安裝以后才能進行的步驟。其具體的操作方法如下：

source./setup.sh

prjmake clean

prjmake all

嵌入式和硬件、處理器都是有著一定相互的關系的。為了達到硬件和系統的獨立，此次的設計是利用IPTV中的軟件分層來滿足條件的。此分層的中心是嵌入式的Linux，當設計有問題的時候，Linux對問題程序進行更正就可以了。但是要注意的是能夠不被變換的是中間層與應用層。因此，不僅提高了對代碼的重復使用減少了更改，還在時間上得到了節省。

實時的操作系統與硬件程序是安裝在資源軟件中的，以實現對硬件設備的操作，在應用層中通過內置與下載的應用程序，CPU的指令通過解釋層翻譯識別，并結合硬件設備共同實現操作視頻點播和DRM，以及下載等應用的完成。由于Linux有網絡和塊設備文件，以及字符設備文件，是通過寫入和讀寫，以及訪問接口的方式進行的塊。在對其進行設備的辨別后，對不相同的設備采用命令mknod進行創建即可，但是要對創建的設備號進行主次的備號，并與之同類程序的劃分和對應，在使用的過程中，位置的不一樣，方式的不一樣，或是操作的程序不一樣等。如圖3所示。

一般來說，設備驅動的開發流程是要對設備號進行主次的設定，進行初始化的程序和函數的清除、對所需要的函數進行操作，以及對數據結構file-operations定義后才能實現的。在結構中，每個成員的調用都有自己各自與其對應的系統進行操作的時候，系統自動找到與之對應的程序進行數據的讀取，并將控制的權利賦予函數，注意所讀取的數據是屬于函數指針的。在程序中定義函數并實現操作。

LIFOlnitialize（&SISectionLargeDataList）；//初始化一個列表SISectionLargeDataList

for（i=0；i

{

LIFOPush（&SISubTableList，i）；

}

for（i=0；i

//為SISectionSmallDataList關聯

//和定義存儲空間。每個存儲空間為

//1024字節，總共20*1024字節。

{

SISectionSmaUData[i].data=SISectionSmallDataBuffers[i]；

LIFOPush（&SlSeetionSmfllDataLisL（UINT32）&SISectionSmallData[i]）；

}

4、結論

本文從軟件分層的角度闡述了IPTV機頂盒軟件架構。研究了Linux下驅動程序的開發過程和Linux APIs，討論了應用軟件的設計方案，實踐證明Linux操作系統在穩定性和可用性上是完全適合在本方案中是選

用的。

參考文獻

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