MTC機(jī)頂盒產(chǎn)品軟件架構(gòu)介紹KangHui

1、MTCMTC機(jī)頂盒軟件架構(gòu)介紹機(jī)頂盒軟件架構(gòu)介紹MTC 2016.09.09常用術(shù)語解釋n模擬電視(ATV, Analog television)是指從電視圖像信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、處理到接收機(jī)的復(fù)原，整個(gè)過程幾乎都是在模擬體制下完成的電視系統(tǒng)或電視設(shè)備。它泛指電視的影像和音頻進(jìn)行調(diào)頻后播放出來的一個(gè)模擬信號(hào),簡單而言,訊息廣播信號(hào)表達(dá)的是一個(gè)在信號(hào)的幅度或頻率方面的故意變化的功能。n數(shù)字電視（DTV,Digital Television）是一個(gè)從節(jié)目采集、制作、傳輸、到用戶端機(jī)頂盒都以數(shù)字方式(0和1)處理信號(hào)的端到端系統(tǒng)。目前，世界上數(shù)字電視系統(tǒng)有四大標(biāo)準(zhǔn)，即美國的ATSC、歐洲的DVB、日本

2、的ISDB和中國的DTMBn數(shù)字電視機(jī)頂盒(STB,Set Top Box)是一個(gè)連接電視機(jī)與外部信號(hào)源的設(shè)備。它可以將源信號(hào)轉(zhuǎn)成電視內(nèi)容，并在電視機(jī)上顯示出來。信號(hào)可以來自有線電纜、衛(wèi)星天線、寬帶網(wǎng)絡(luò)以及地面廣播。機(jī)頂盒接收的內(nèi)容除了模擬電視可以提供的圖像、聲音之外，更在于能夠接收數(shù)據(jù)內(nèi)容，包括電子節(jié)目指南、因特網(wǎng)網(wǎng)頁、字幕等等。n數(shù)字電視機(jī)頂盒從狹義上按標(biāo)準(zhǔn)分為美標(biāo)ATSC機(jī)頂盒、ISDB-T機(jī)頂盒，數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒（DVB-S）、歐標(biāo)數(shù)字地面機(jī)頂盒（DVB-T）、國標(biāo)數(shù)字地面機(jī)頂盒（DMB-T）、有線電視數(shù)字機(jī)頂盒（DVB-C）。按照功能來分的話，可以分為單向機(jī)頂盒、雙向機(jī)頂盒、IPTV/

3、OTT機(jī)頂盒;數(shù)字影像廣播標(biāo)準(zhǔn)列表數(shù)字影像廣播標(biāo)準(zhǔn)列表nDVB 家族 （歐洲/亞非）DVB-S （衛(wèi)星電視）DVB-S2 DVB-S2XDVB-T （數(shù)字電視）DVB-T2DVB-C （有線電視）DVB-C2DVB-H （移動(dòng)電視）DVB-NGH nATSC 家族 （北美）ATSC （數(shù)字電視/有線電視）ATSC 2.0 ATSC 3.0（支持cable和Air傳輸）ATSC-M/H （移動(dòng)電視）nISDB 家族 （日本/南美）ISDB-S （衛(wèi)星電視）ISDB-T （數(shù)字電視）1seg （移動(dòng)電視）ISDB-C （有線電視）SBTVD/ISDB-TB （巴西）n DTMB 家族 （中國(包括

4、香港、澳門)）DTMB （數(shù)字電視）CMMB （移動(dòng)電視）ABS-S（Advanced Broadcasting System - Satellite）機(jī)頂盒分布圖機(jī)頂盒分布圖嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)的定義nIEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。這主要是從應(yīng)用對(duì)象上加以定義，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置

5、。n國內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；n嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分.硬件包括處理器微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和IO端口、圖形控制器等 .軟件部分主要是：嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序編程機(jī)頂盒硬件機(jī)頂盒硬件n機(jī)頂盒是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，一般由嵌入式微處理器（片上系統(tǒng)，System On Chip） 、存儲(chǔ)器（SDRAM、ROM、Flash等）、高頻頭、回傳通道（Modem或網(wǎng)卡）、CA（Conditional Access）/CI（Common Interfac

6、e）接口，輸出接口及顯示控制等幾大部分構(gòu)成；n嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時(shí)鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度，或集成了不同的外設(shè)和接口。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界嵌入式微處理器已經(jīng)超過1000多種，體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列，其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86等。但與全球PC市場不同的是，沒有一種嵌入式微處理器可以主導(dǎo)市場，僅以32位的產(chǎn)品而言，就有100種以上的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應(yīng)用而決定的； 機(jī)頂盒軟件結(jié)構(gòu)圖機(jī)頂盒軟件結(jié)構(gòu)圖DVB產(chǎn)品軟件的基本層次TunerSection ParseChannelSearchGraphi

7、csInterface Application middlewarebottomDatabase ManagerDEMUXRemoteLED displayKeyboardProcessVideo&Display APIRS232用戶圖形界面（各種菜單）EPG應(yīng)用TeletextAudio&Output APIDRIVER APIOS & BSPHardwareGUI游戲股票數(shù)據(jù)廣播其他應(yīng)用機(jī)頂盒軟件機(jī)頂盒軟件n電視數(shù)字化后，數(shù)字電視技術(shù)中軟件技術(shù)占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實(shí)現(xiàn)外，包括電視內(nèi)容的重現(xiàn)、人機(jī)操作界面的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，直至機(jī)頂盒和個(gè)

8、人計(jì)算機(jī)的互聯(lián)以及和Internet的互聯(lián)都需要由軟件來實(shí)現(xiàn)，按層次劃分大體由以下基層組成：n硬件(Mstar,Novatek,Broadcom)n驅(qū)動(dòng)層(Flash,DDR,Tuner,Demux,FrontPanel,usb,ir)n嵌入式實(shí)時(shí)多操作系統(tǒng)（RTOS）；n中間件(1.對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)層的封裝2.利用驅(qū)動(dòng)層做一些后臺(tái)的服務(wù)3.提供應(yīng)用層的接口)；n上層應(yīng)用軟件(菜單，EPG，游戲，數(shù)據(jù)廣播,天氣，股票)硬件驅(qū)動(dòng)層軟件硬件驅(qū)動(dòng)層軟件n驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)硬件功能，如射頻解調(diào)器（高頻頭）、傳輸解復(fù)用器、A/V解碼器、OSD圖形引擎、視頻編碼器，F(xiàn)lash驅(qū)動(dòng)，遙控信號(hào)接收，面板顯示驅(qū)動(dòng)等。n芯片

9、方案商一般會(huì)提供硬件抽象層（Hardware Abstract Layer，HAL）或板級(jí)支持包（Board Support Package，BSP）等底層軟件；一般不需要應(yīng)用商自己開發(fā)；嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)n嵌入式RTOS （Real-time operating system）作用與PC機(jī)上的Windows相似，但它不裝在硬盤中，它系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能相對(duì)簡單，資源開銷較小，便于固化在存儲(chǔ)器中。目前較常用的嵌入式機(jī)頂盒RTOS有Nucleus PLUS，eCos，Linux等；n典型的嵌入式程序在程序指針復(fù)位后，首先進(jìn)行堆棧、中斷、中斷向量、定時(shí)器、串行口等接口設(shè)

10、置、初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，然后就來到了一個(gè)監(jiān)測、等待或空循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)中，MCU可以監(jiān)視外設(shè)、響應(yīng)中斷或用戶輸入。它可以看作是一個(gè)內(nèi)核，相當(dāng)于C語言中的主函數(shù)。RTOS就是這樣的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核，包括加載和初始化與硬件無關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，建立系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)，加載并初始化其他系統(tǒng)軟件模塊，如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等，并調(diào)度這些模塊任務(wù)。最后創(chuàng)建應(yīng)用程序環(huán)境，并將控制權(quán)交給應(yīng)用程序的入口。它建立在硬件系統(tǒng)之上，用戶的一切開發(fā)工作都進(jìn)行于其上；中間件軟件中間件軟件n中間件是一種將應(yīng)用程序與底層的操作系統(tǒng)、硬件驅(qū)動(dòng)隔離開來的軟件環(huán)境，它通常由各種虛擬機(jī)（如HTML虛擬機(jī)、JavaScript虛擬機(jī)、Java虛擬機(jī)、

11、MHEG-5虛擬機(jī)等）或成熟的商用中間件產(chǎn)品（如Opentv的EN2、Liberate的TV Navigator for DTV、Enreach的EnreachTV for DTV、Canel+ 的Mediahighway和Intellibyte的IB EPG、IB SI Manager、IB Browser等)或網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、圖像與多媒體模塊等組成。但彼此兼容性并不好，標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)著手建立公開的中間件標(biāo)準(zhǔn)）。n機(jī)頂盒軟件中間件的核心層模塊包括GDI模塊、SI模塊、文件系統(tǒng)模塊、AV模塊、瀏覽器模塊、系統(tǒng)模塊等。它不僅能夠?yàn)閼?yīng)用層提供與業(yè)務(wù)無關(guān)的應(yīng)用軟件接口，而且能夠屏蔽掉上層軟件模塊對(duì)硬件的依

12、賴性，構(gòu)建一個(gè)軟件平臺(tái)適配層。MTCMTC中間件開發(fā)中間件開發(fā)nav：音視頻顯示及回放的控制，logo顯示，根據(jù)幅形比設(shè)置的SCART電壓控制；ndb：系統(tǒng)設(shè)置及節(jié)目數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)；ndemux：section數(shù)據(jù)的過濾，需要任務(wù)處理各個(gè)filter的狀態(tài)；ndm：系統(tǒng)設(shè)置及節(jié)目數(shù)據(jù)庫的存取、更新和管理；ndsc：加密數(shù)據(jù)的解擾；neit：EPG信息的收集，存儲(chǔ)，需要背景處理當(dāng)前臺(tái)和其它臺(tái)；nflash：SPI、parallel 串并行Flash統(tǒng)一的對(duì)外接口；nfrontend：處理鎖臺(tái)，換臺(tái)，鎖臺(tái)是否正常，監(jiān)測Nim狀態(tài)；nio：GPIO口的控制；nlanguage；audio/sub

13、title/teletext的設(shè)置；nmediaplayer: 媒體文件播放控制；MTCMTC中間件開發(fā)（續(xù)）中間件開發(fā)（續(xù)）nparentalcontrol：播放級(jí)別控制；nplatform：平臺(tái)的初始化；nsi: PSI/SI的解析，PAT、PMT，TOT、TDT等實(shí)時(shí)監(jiān)測是否有更新;nscan：手動(dòng)，自動(dòng)搜臺(tái)的實(shí)現(xiàn);nsection：節(jié)目流數(shù)據(jù)的解析過濾準(zhǔn)備；nsm: 節(jié)目播放流程控制；nsmartcard：CA，CI卡的控制；nsubtitle：字幕數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，解碼顯示；nsystem: 包括系統(tǒng)初始化，電源管理，系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置，更新;nteletext: 圖文數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，解碼顯示;上層

14、應(yīng)用軟件上層應(yīng)用軟件n執(zhí)行服務(wù)商提供的各種服務(wù)功能，如：應(yīng)用程序管理、用戶交互操作的應(yīng)用和管理、人機(jī)界面菜單設(shè)置、電子節(jié)目指南、頻道列表管理、喜愛節(jié)目管理、定時(shí)啟動(dòng)管理，多媒體菜單管理、PVR視頻錄制、視頻點(diǎn)播、電子郵件、Web 瀏覽、即時(shí)信息、電視商務(wù)、可視電話、股票信息瀏覽、游戲、萬年歷等。上層應(yīng)用軟件獨(dú)立于機(jī)頂盒的硬件，它可以用于各種機(jī)頂盒硬件平臺(tái)，消除應(yīng)用軟件對(duì)硬件的依賴； 軟件功能簡述軟件功能簡述n運(yùn)行狀態(tài)管理：運(yùn)行、關(guān)機(jī)、待機(jī)（包括待機(jī)電源管理，低功耗，待機(jī)遙控鍵響應(yīng)，定時(shí)開機(jī)啟動(dòng)）；n節(jié)目播放：主要音視頻播放暫停停止、刻錄回放；n節(jié)目管理：節(jié)目列表管理，屬性設(shè)定（喜愛，加鎖，跳過

15、，刪除，修改）；n預(yù)定管理：包括節(jié)目預(yù)定，定時(shí)管理；nEPG收集、組織、處理、顯示及實(shí)時(shí)監(jiān)控刷新；n密碼修改、啟用、停用；軟件功能簡述（續(xù)）軟件功能簡述（續(xù)）nOSD、字幕、圖文、聲音語言及聲道選擇；n信號(hào)強(qiáng)度、質(zhì)量監(jiān)控；n視頻輸出格式，幅形比設(shè)置；n收音機(jī)數(shù)據(jù)廣播接收；n集成前端要求的CA，實(shí)現(xiàn)解擾；n向所有模塊提供系統(tǒng)時(shí)鐘；n各種UI菜單界面設(shè)計(jì)；n軟件更新：串口、USB、OTA升級(jí)，解決問題或升級(jí)新客戶需求；機(jī)頂盒軟件升級(jí)機(jī)頂盒軟件升級(jí)n機(jī)頂盒軟件按升級(jí)又分為boot loader 和 application應(yīng)用程序；一般升級(jí)至只需要升級(jí)應(yīng)用程序即可；nboot loader一般是STB

16、的啟動(dòng)程序，最后會(huì)啟動(dòng)application，一般比較小，可以有簡單的OS和界面，也可以沒有?？梢愿聭?yīng)用程序；nOTA(Over The Air)空中升級(jí)是指用戶終端可以直接通過信號(hào)通道的接收下載方式，在機(jī)頂盒上進(jìn)行創(chuàng)建和安裝更新軟件。軟件的基本業(yè)務(wù)流程n1.節(jié)目搜索的基本流程 n2.切換節(jié)目的主要流程 n3.待機(jī)和恢復(fù)待機(jī)的流程 n4.EPG業(yè)務(wù)的流程節(jié)目搜索的基本流程用戶界面節(jié)目搜索TUNERDEMUXVideo Decoder&Display停止解復(fù)用停止視頻解碼和顯示啟動(dòng)節(jié)目搜索啟動(dòng)Tuner開始解復(fù)用啟動(dòng)視頻解碼和顯示添加數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)管理返回狀態(tài)輸出TS流顯示搜索的

17、結(jié)果Audio Decoder&Output停止音頻解碼和輸出啟動(dòng)音頻解碼和輸出切換節(jié)目的主要流程切換節(jié)目的主要流程鍵盤處理DEMUXTUNER用戶界面VideoDecoder&Dispay數(shù)據(jù)管理LED顯示發(fā)送按鍵LED顯示改變關(guān)閉視頻解碼和顯示關(guān)閉解復(fù)用得到節(jié)目的信息輸出TS流開始解復(fù)用開始視頻解碼和顯示啟動(dòng)TUNER得到返回狀態(tài)AudioDecoder&Output關(guān)閉音頻解碼和輸出開始音頻解碼和輸出從開機(jī)狀態(tài)到待機(jī)狀態(tài)流程鍵盤處理LED 顯示Video Decoder數(shù)據(jù)管理Video DisplayAudio DecoderAudio Output用戶界面發(fā)送

18、按鍵改變顯示停止視頻解碼關(guān)閉視頻顯示關(guān)閉音頻解碼關(guān)閉音頻輸出保存系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息從待機(jī)狀態(tài)到開機(jī)狀態(tài)流程鍵盤處理LED 顯示Video Decoder數(shù)據(jù)管理Video DisplayAudio DecoderAudio Output用戶界面發(fā)送按鍵改變顯示打開視頻解碼打開視頻顯示打開音頻解碼打開音頻輸出得到系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息EPG業(yè)務(wù)的流程用戶界面Section FilterPID FilterEIT Thread數(shù)據(jù)管理啟動(dòng)EIT線程打開 Filter打開 Filter返回?cái)?shù)據(jù)關(guān)閉 Filter關(guān)閉 Filter解析EIT表顯示EPG數(shù)據(jù)EIT表解析添加EPG數(shù)據(jù)STB產(chǎn)品軟件中重要的數(shù)據(jù)n1要存儲(chǔ)到Fla