高清有線機頂盒軟件安全可靠升級的措施

李曉芳

【摘 要】數字技術的普及堪稱現代信息領域最大的一次技術革命，這場革命的浪潮在二十世紀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。電視從模擬到數字的轉變是當今電視產業正在經歷的一個重大歷史階段。用戶日益增加的數字電視功能和業務需求對高清數字電視的設計和升級提出了更高的要求。因此在盡量保持原有前期機頂盒硬件設備投入的基礎上，不斷地更新、完善新的機頂盒應用軟件成為一種趨勢。

【關鍵詞】機頂盒 升級 可靠性 數字信號

1 機頂盒軟件升級措施

目前市場上的數字機頂盒的升級方式不規范，有些機頂盒沒有自動升級功能，發現問題就返廠維修，機頂盒發下去后，一旦有問題只能返回廠家重寫軟件或廢棄，升級成本極高。最初生產的機頂盒都沒有自動升級功能，目前機頂盒最常用的是在機頂盒出廠時一次寫入FLASH中一個Loader，但是一經寫入不得更改，可以實現應用程序的升級。但是不能升級Loader本身。

為解決升級的問題，本系統設計了Boot加雙Loader的雙系統升級模式，在系統中增加一個備份Loader軟件，備份Loader是Loader的完整的復制，這樣就可以實現Loader的升級，當升級Loader的時候，如果擦除后寫入Loader失敗，下次開機可以從備份Loader拷貝到主Loader塊，重新引導升級流程。在Flash存儲時，本設計把程序物理上分塊設計，各塊相對獨立，字庫、圖片、開機畫面、廣告圖片等分別做成獨立的bin文件，放到flash中不同的塊中，這樣就可以實現每部分的獨立升級，及時升級失敗，開機仍然可以繼續自動升級，如果自動升級失敗，本系統配備的多種手動升級方式還可以繼續升級，確保在用戶家可以完全升級，不需把機頂盒收回。

本方案在Loader中增加了多合一驅動的概念，比如三合一高頻頭驅動，就是三款高頻頭做成一個驅動庫，開機進入Loader后自動適配硬件器件，而不是固定的硬件型號，不再受一款硬件只能配一種軟件驅動的限制。一個市場即使有多寬硬件也可以做到軟件的兼容，軟件維護起來就比較方便，成本相對也會降低。

2 機頂盒軟件升級方法的設計實現

機頂盒軟件是運行在硬件基礎上，軟件包括Boot、Loader和圖片、字庫及應用程序等，由于flash的內容在斷掉時也不會丟失，所以，Boot、loader和應用程序代碼是存儲在flash中。正常工作時，Boot引導程序啟動，flash中的Loader代碼將被拷貝到動態存儲器的DDR中執行，Loader運行過程中判斷是否需要升級數據，如果不需要升級，則把應用代碼拷貝到DDR中運行應用程序。在進行升級時，數字電視設備從TS流中提取出復用在TS流中的代碼數據塊，并重新組合成為完整的flash鏡像文件，把Loader和應用程序、圖片、字庫等寫入到配置好的flash塊中。

2.1機頂盒軟件升級模塊設計

本方案的設計目的是要實現整套軟件的可升級性，降低升級軟件的復雜度，升級模塊設計上分為一個boot模塊和兩個獨立的Loader模塊，以及完整的應用模塊。Boot模塊志實現系統的引導功能，本方案Loader的主要功能是實現手動和自動升級功能，帶有基本的OSD顯示，用于顯示升級設置界面以及升級進度。從應用角度看，boot和Loader都可以看做一套應用系統，相當于裁減了應用層、中間層以及驅動層的精簡系統。這樣設計可以叨叨上層應用、圖片、字庫和Loader的組合或者單獨升級。Flash的特性是必須先擦除才能寫入，這樣組合升級時我們也采用分塊結構，就是按升級的單元擦除和寫入，每個在flash中獨立存儲的塊就是一個獨立的單元。為了減少提取數據的時間，升級數據提取時是把所有的數據一次提到，寫入的時候不是一次全部擦除原有數據，而是擦一個單元寫一個單元。這樣可以降低升級過程斷電或異常造成升級破壞的概率，更好的確保升級過程的有效性，軟件代碼結構圖如下：

應用程序（Flash APP）

主Loader 備份Loader

Boot（引導系統）

2.2 升級安全設計

由于機頂盒產品的特殊性，其規模大，應用廣，需求變化多，升級次數多，一個小的有線市場也要有十幾萬用戶。如果升級不可靠，其后果是難以想象的，升級維護的成本也是巨大的。所以，省級安全是必須做到的。

軟件升級的安全性主要是考慮兩個方面，一個是本機升級到可靠性，即信號惡劣、升級失敗情況下所采取的措施；二是升級文件本身的完整性和可靠性。

要確保升級方案的可靠性，首先從設計上要考慮完善。本系統從軟硬件環境可靠性、流程設計、非正常操作、恢復機制、用戶操作過程等方面都采取一定的措施來保證。本系統設計強行設定信號弱的時候不進行升級操作，因為如果信號比較差的情況下，高頻頭可以鎖定，但是提取數據可能會超時或中斷。如果數據未下載完系統斷電，由于未對flash進行改寫，因此不應向可靠性。如果在flash改寫時斷電，則下次開機時應重新進入升級界面。開機校驗主Loader是否正確，若主Loader模塊正確，則引導主Loader模塊啟動，若主Loader模塊損壞，則校驗備份Loader模塊是否正確，若備份Loader正確，將備份Loader的內容拷貝到主Loader中，引導主Loader啟動。

3 結語

我國模擬電視轉數字電視正在如火如荼的進行著，數字機頂盒必在此階段擔當重任，各種新的業務需求，新的功能層出不窮，Loader系統的設計在今后應該還會向著更智能，更人性化的方向發展。此外，三網融合的進程也在推動，目前也有多家公司拿到了廣電的網絡營業牌照，這為機頂盒注入新的動力，機頂盒Loader的設計應該也會更加多樣化。

參考文獻：

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