基于安卓系統(tǒng)的模擬智能機頂盒的設(shè)計與實現(xiàn)

文/岑文通

基于安卓系統(tǒng)的模擬智能機頂盒的設(shè)計與實現(xiàn)

文/岑文通

基于安卓系統(tǒng)的模擬智能機頂盒可以利用安卓自帶的組件對模擬信號進行播放，實現(xiàn)了底層C語言、上層應(yīng)用(JAVA)的無縫銜接，具有較高的商用價值，但也存在一些問題，本文主要針對這些問題進行研究和探討，并提出了相應(yīng)的解決措施。

安卓系統(tǒng) 3D圖形界面 智能機頂盒

數(shù)字廣播電視的每一個機頂盒都要為特定的智能卡繳費，增加了旅館、酒店等多房間場所的運營成本。而設(shè)計基于安卓系統(tǒng)的模擬智能機頂盒不僅可以對傳統(tǒng)的模擬電視進行接收，而且可以實現(xiàn)觀看電影、瀏覽網(wǎng)頁、游戲購物等功能，降低酒店、旅館城所的運營成本。

1 對系統(tǒng)設(shè)計的總要求

因為Android系統(tǒng)具有開放性特征，各網(wǎng)絡(luò)和各平臺之間可以相互連接，3D圖形界面的硬件也可以應(yīng)用，這樣用戶就可以體驗到更加迅速便捷的網(wǎng)絡(luò)。因此，可以設(shè)計的Android系統(tǒng)智能模擬機頂盒。在原始的Android系統(tǒng)機頂盒上進行設(shè)計的智能模擬機頂盒系統(tǒng)，目的是為了讓模擬信號的功能在搭載Android系統(tǒng)的機頂盒上得到支持。

1.1 硬件要求

（1）在設(shè)計中，要滿足模擬信號輸入的接口要求，從而達到模擬信號接收和處理功能的目的。

（2）音頻模擬信號的解碼功能要在設(shè)計中實現(xiàn)。

（3）視頻模擬信號的解碼功能要在設(shè)計中完成。

（4）起到對音頻視頻和其他系統(tǒng)指令、信號的管理功能。

（5）輸出接口要安裝適合音視頻線（白紅黃三線）、HDMI、USB2.0 IO和RJ45以太網(wǎng)的接口。

硬件部分不僅要安裝上述接口，同時也應(yīng)該安裝紅外模塊，電源模塊等。紅外模塊的主要作用是完成紅外遙控器的接收，以及指令控制工作；電源模塊的主要工作是將市電（220V）轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定、純凈、連續(xù)的電流通向機頂盒，而這轉(zhuǎn)換的過程是將市電經(jīng)過穩(wěn)壓、濾波、變壓。

1.2 軟件要求

1.2.1 節(jié)目搜索功能

具備自動搜索、全頻搜索和手動搜索功能。

1.2.2 節(jié)目管理功能

刪除節(jié)目、節(jié)目分類、節(jié)目排序和加鎖節(jié)目等作用。

1.2.3 通知消息功能

利用網(wǎng)絡(luò)獲得相關(guān)的消息通知，以循環(huán)滾動播出方法在系統(tǒng)首界面快速更換消息通知。

1.2.4 參數(shù)調(diào)整功能

屏幕分辨率和顯示比調(diào)整，屏顯出現(xiàn)的時間和電視視頻輸出格式的整理，窗口的透明度調(diào)整，機頂盒系統(tǒng)語音調(diào)整。

1.2.5 播放視頻功能

完成視頻、音頻的播放、暫停功能和音量大小的調(diào)節(jié)。

2 整體系統(tǒng)框架

為達到Android系統(tǒng)機頂盒對模擬信號的接受和播放功能以及除此之外的系統(tǒng)功能，應(yīng)該編寫系統(tǒng)是以Android機頂盒為前提的，可以利用增加支持模擬信號的硬件模塊，同時修正或重新編寫Android系統(tǒng)和完成系統(tǒng)鏡像的燒寫。天津鉑創(chuàng)國貿(mào)科技發(fā)展有限公司提供給智能模擬機頂盒以技術(shù)和資金的資助，同時公司也在其他方面給予了很大幫助。

軟件部分的主要功能是模擬信號播放器客服端，硬件部分的主要功能是增加硬件模塊來支持模擬信號接收，軟件和硬件部分主要是依據(jù)總體設(shè)計的準則。硬件部分和軟件部分是組成整個系統(tǒng)的兩大方面；電視信號處理模塊、整理視頻模塊、調(diào)節(jié)音頻模塊、信號整體處理模塊、紅外模塊、顯示模塊是硬件構(gòu)成的幾個模塊；軟件功能的幾大部分分別是搜索節(jié)目，整理參數(shù)，通知消息，播放視頻和管理節(jié)目，而軟件功能的作用還是通過Android的系統(tǒng)平臺來發(fā)揮，作用發(fā)揮是利用Android來移植。

2.1 設(shè)計硬件系統(tǒng)

該產(chǎn)品在硬件層次的基礎(chǔ)上，對HI3716C平臺進行了擴大。HI3718C是該產(chǎn)品的核心芯片，該芯片適用于機頂盒，高清多媒體播放器，同時也可以用于家庭娛樂和視頻通信。

2.2 設(shè)計芯片

ARM公司的Cortex A9處理器是主要應(yīng)用的芯片，該處理器擁有內(nèi)置豐富的外圍接口，可以使用多種連接方式，從而滿足多媒體播放的需求。同時可以供應(yīng)視頻和音頻的輸出輸入接口。其作用如下:

（1）選用高性能的Correx A9架構(gòu)，具有硬件JAVA的加速功能，可容納32bit位寬、最大1G容量的DDR2或DDR3的內(nèi)存，同時Android機頂盒的音頻視頻播放功能可以利用超強的解碼能力和音頻視頻編碼來支持。

（2）可以滿足96個硬件PID過濾器，為了給用戶帶來最佳的體驗，全硬件采用增強型2D圖形加速引擎和3D圖形處理器加速引擎。

（3）適用于三種視頻制式進行強制轉(zhuǎn)換和制式輸出，這三種制式分別是NTSE、SECAM、PAL，并且具有兩種畫幅比4:3/16/9，同時畫幅比之間具有無級縮放和強制變換的功能，在遇到不同視頻制式和格式轉(zhuǎn)換的問題，這一功能正好解決了針對不同種類視頻播放的需求。

（4）該處理器適用USB接口，一方面有利于鍵盤，鼠標等外接設(shè)備使用，另一方面也提高了Android系統(tǒng)機頂盒的可操控性。視頻解碼器TVP5150A和音頻解碼器PCM1808信號整理后的音頻視頻，主要是由硬件系統(tǒng)中設(shè)計的Hi3716C芯片負責，并且將整理后的信號輸出給顯示屏，從而形成電視節(jié)目的播放功能。

2.3 視頻編碼器

視頻編碼器是一款高性能的解碼器，應(yīng)用tvp5150A，功耗極低，NTSC/PAL/SECAM等格式同樣適合。可以收到1路S2Video和2路復合視頻信號(CVBS)。內(nèi)部寄存器利用I2 C總線設(shè)置，可以將656信號(同步信號內(nèi)嵌)，8位4:2:2的ITU2RBT輸出，同時也可以輸出8位4:2:2的 ITU2RBT . 601信號(分離同步信號，輸出單獨引腳)。

2.4 電子調(diào)諧器

別稱Tuner的電子調(diào)諧器，具有信號的放大，選擇和頻率改變的功能，信號放大是指相對于不強烈的高頻信號進行放大，信號的選擇是指選出所需要的信號在眾多不同頻率的高頻信號中，頻率的改變是對放大后的高頻信號進行中頻放大，這三種功能的目的是將電視機的接收性能進行提升和鞏固。以上海子高科技的ZG-9885W為例子，它的配件有混頻器、鎖相環(huán)、低噪聲前置放大器、振蕩器等，首先高頻放大器放大編入的射頻電視信號，自動增益操縱電路把握其增益大小，跟蹤濾波器除掉后鏡像（假象）信號，中頻信號是利用混頻器和本地振蕩器得到的，最后，濾波是利用中頻濾波器進行消除。制式PAL B/ G、I、D/K；SECAM B/G、D/K；NTSC M/ N；都可以被ZG-9885W接收。當編入阻抗為75ΩUnbalance時，ZG-9885W就可以起到濾出中頻信號的作用，同時將中頻信號給視頻處理芯片TVP5150A和音頻處理芯片PCM4808傳輸。

2.5 音頻編碼器

利用低成本、立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單芯片、高性能、支持單端模擬電壓輸入的PCM1808音頻編碼器，是一件高端的設(shè)備。PCM1808可以抵擋輸入信號的直流因素，達到這一效果的原因是PCM1808利用delta-sigma調(diào)制器以64倍過采樣，同時包含一個數(shù)字抽取濾波器和高通濾波器。

3 設(shè)計軟件系統(tǒng)

電視節(jié)目的播出、換節(jié)目、搜索和調(diào)換參數(shù)是軟件系統(tǒng)主要的實現(xiàn)的作用。利用Android系統(tǒng)的Media Player播放器和遙控器驅(qū)動框架的分析，設(shè)計軟件系統(tǒng)，分層結(jié)構(gòu)是軟件框架設(shè)計采取的方法，該層主要分成四層，最下邊是驅(qū)動層，接著是系統(tǒng)運行層，框架層，應(yīng)用層。

4 敘述重要功能實現(xiàn)過程

打開機頂盒，選擇播放器應(yīng)用后，播放器會在本地數(shù)據(jù)中自動選擇上次退出時播放的頻點，調(diào)諧器也會存儲該頻點，在這個頻點上選取視頻和音頻的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會被視頻和音頻解碼器進行解碼，同時將這些數(shù)據(jù)傳給處理器，處理器這時會對VO、AVPLAY、Disp、Snd進行初始化，打開兩個線程，數(shù)字視頻和數(shù)字音頻會分別放在相對應(yīng)的緩沖區(qū)，然后音視頻的播放交給海思自動的播放庫函數(shù)完成。

當選擇固定的節(jié)目播放時，可以在遙控器上選擇上下鍵或者是ok鍵，這時候，調(diào)諧器就會鎖定固定的節(jié)目播放，同時將數(shù)據(jù)傳入處理器中，進行播放。當用戶要進行節(jié)目搜索可以在遙控器上尋找到F4鍵，然后按下就會出現(xiàn)在系統(tǒng)界面里，調(diào)諧器就會從剛開始的頻點處進行鎖頻，然后查詢相一致的頻點里是否有相對應(yīng)的音視頻信息，如果有信息，這個頻點就會編入相對應(yīng)的數(shù)據(jù)資料，從而保存頻點。

Android系統(tǒng)在移植的過程中，系統(tǒng)的四層架構(gòu)有如下四種主要功能：

（1）系統(tǒng)播放庫有關(guān)的函數(shù)主要由系統(tǒng)運行層進行調(diào)取；

（2）模擬信號播放器客服端的功能主要是由應(yīng)用層負責達到；

（3）遙控器或其他傳輸設(shè)施的硬件驅(qū)動主要由Linux核心層負責；

（4）遙控器或其他傳輸設(shè)施命令由應(yīng)用框架負責響應(yīng)。

5 結(jié)束語

綜上所述，本次研究設(shè)計采用安卓智能機頂盒，可以實現(xiàn)觀看視頻、瀏覽網(wǎng)頁、游戲購物、辦公聊天等功能，而且可以對傳統(tǒng)模擬電視進行接收，降低運營成本，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

[1]魏沖,李智浩,于華.淺淡Android系統(tǒng)機頂盒的前景[J].有線電視技術(shù),2012(03)：97-99.

[2]高志寅,高志平.雙模智能機頂盒的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電視技術(shù),2012(22)：27-28.

作者單位 廣東九聯(lián)科技股份有限公司 廣東省惠州市516000

岑文通（1988-），男，廣東省湛江市人。大學本科學歷。從事軟件項目開發(fā)管理工作。