基于LINUX的IPTV機(jī)頂盒設(shè)計(jì)

蔣東云

摘 要：IPTV對(duì)于實(shí)現(xiàn)媒體提供者和媒體消費(fèi)者互動(dòng)有著很大的價(jià)值，而且還可以配置多種功能來完成用戶的選擇，實(shí)現(xiàn)娛樂、教育及商務(wù)功能。本文圍繞著IPTV的軟件系繞、模塊功能及其實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Linux對(duì)于整個(gè)模塊的整體功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵字：IPTV；協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；Linux

引言

信息通信技術(shù)的發(fā)展帶來了國家信息化戰(zhàn)略的大力推進(jìn)，而且隨著這個(gè)時(shí)期的到來，IP技術(shù)的發(fā)展也非常的快速，我國互聯(lián)網(wǎng)寬帶技術(shù)都得到了較大的發(fā)展，而且互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中，開始與一些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合而形成了新的發(fā)展力量，比如在這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV），網(wǎng)絡(luò)電視就是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的電視產(chǎn)業(yè)相互融合而形成的，這是一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)，其優(yōu)勢(shì)在于不但超過了原先的電信運(yùn)營范圍，而且也超越了傳統(tǒng)的電視產(chǎn)業(yè)的運(yùn)營范圍，也就預(yù)示著一個(gè)電子互動(dòng)的娛樂市場(chǎng)的出現(xiàn)將無可避免，技術(shù)發(fā)展到一定的階段，催生了新的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)了整個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

被大眾所直接使用的IPTV機(jī)頂盒終端，它的功能主要是支持LAN和HDTV等網(wǎng)絡(luò)的傳輸，處理IP與音視頻流，以及解碼MPEG和WMV等，同時(shí)還支持認(rèn)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(jī)頂盒的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為前端和網(wǎng)絡(luò)，以及接收端三個(gè)部分，每個(gè)部分都由一些關(guān)鍵設(shè)備組成，在完成相應(yīng)基本功能的同時(shí)，也要保證IPTV電視業(yè)務(wù)的順利運(yùn)營。

目前許多的方案在接收端這方都是選取電機(jī)加STB的模式，這種模式要求STB從互聯(lián)網(wǎng)中能夠?qū)?shù)據(jù)流接收下來，在經(jīng)過處理后傳輸給電視機(jī)播放。因此，這種模式必須提供相應(yīng)的網(wǎng)卡接口。文章中所要講述的工作就是根據(jù)這種需求而產(chǎn)生。

2、嵌入式Linux平臺(tái)的系統(tǒng)搭建

Linux是一種現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，是目前最新的一種操作技術(shù)，如今有很多的嵌入式中應(yīng)用此操作系統(tǒng)，是最為成功和完整的操作系統(tǒng)。由于它的優(yōu)良特性，使它成為了嵌入市場(chǎng)的佼佼者。其主要的特點(diǎn)有以下幾種：

（1）Linux擁有高效的內(nèi)核穩(wěn)定性

通過對(duì)Linux的應(yīng)用，可以證明它的內(nèi)核是非常精簡，并且擁有高效穩(wěn)定性的。由于內(nèi)核采用的是單內(nèi)核，還融入了微內(nèi)核的理念，結(jié)合了兩者的特點(diǎn)，用戶還可以按照自己的需要進(jìn)行插入和移走，因此，此系統(tǒng)非常適合在嵌入式中被運(yùn)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(tǒng)，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(jìn)行修改或優(yōu)化的話，必須要對(duì)應(yīng)具體的應(yīng)用才可以實(shí)行，因此，源碼的獲得就必須被重視。嵌入式在開發(fā)時(shí)，只需要選擇對(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)有很多，并且在許多的硬件平臺(tái)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(tái)的開發(fā)

1）建立主機(jī)開發(fā)環(huán)境

嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程一般是：

第一，在宿主機(jī)上搭建所需要的開發(fā)環(huán)境，進(jìn)行程序編碼；

第二，宿主機(jī)同目標(biāo)機(jī)建立連接，將應(yīng)用程序下載到目標(biāo)機(jī)上進(jìn)行交叉編譯；

第三，經(jīng)過調(diào)試之后，將應(yīng)用程序下載到目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行。

如圖2所示。嵌入式的平臺(tái)有硬件和軟件兩種。硬件中有宿主機(jī)和顯示設(shè)備，以及目標(biāo)機(jī)等；軟件中有連接器和編輯器，以及調(diào)試器等。在IPTV機(jī)頂盒開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)中，硬件中的宿主機(jī)：Intel X86、Linux系統(tǒng)的PC；目標(biāo)機(jī)：PNX8550（MIPS內(nèi)核）處理器。局域網(wǎng)的建立與DHCP服務(wù)都是由路由器來完成的，而輸出設(shè)備則是電視機(jī)。

2 ）內(nèi)核編譯及文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件的編譯是在Linux中進(jìn)行的，由于目標(biāo)板只可以運(yùn)行程序不可以編輯程序，因此，編譯的工作只能在Linux中進(jìn)行操作。本系統(tǒng)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(duì)環(huán)境的變量設(shè)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(nèi)核與所對(duì)應(yīng)的文件，是在工具鏈及軟件包完成安裝以后才能進(jìn)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(guān)系的。為了達(dá)到硬件和系統(tǒng)的獨(dú)立，此次的設(shè)計(jì)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(dāng)設(shè)計(jì)有問題的時(shí)候，Linux對(duì)問題程序進(jìn)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(yīng)用層。因此，不僅提高了對(duì)代碼的重復(fù)使用減少了更改，還在時(shí)間上得到了節(jié)省。

實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)與硬件程序是安裝在資源軟件中的，以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的操作，在應(yīng)用層中通過內(nèi)置與下載的應(yīng)用程序，CPU的指令通過解釋層翻譯識(shí)別，并結(jié)合硬件設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)操作視頻點(diǎn)播和DRM，以及下載等應(yīng)用的完成。由于Linux有網(wǎng)絡(luò)和塊設(shè)備文件，以及字符設(shè)備文件，是通過寫入和讀寫，以及訪問接口的方式進(jìn)行的塊。在對(duì)其進(jìn)行設(shè)備的辨別后，對(duì)不相同的設(shè)備采用命令mknod進(jìn)行創(chuàng)建即可，但是要對(duì)創(chuàng)建的設(shè)備號(hào)進(jìn)行主次的備號(hào)，并與之同類程序的劃分和對(duì)應(yīng)，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(shè)備驅(qū)動(dòng)的開發(fā)流程是要對(duì)設(shè)備號(hào)進(jìn)行主次的設(shè)定，進(jìn)行初始化的程序和函數(shù)的清除、對(duì)所需要的函數(shù)進(jìn)行操作，以及對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file-operations定義后才能實(shí)現(xiàn)的。在結(jié)構(gòu)中，每個(gè)成員的調(diào)用都有自己各自與其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行操作的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)找到與之對(duì)應(yīng)的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，并將控制的權(quán)利賦予函數(shù)，注意所讀取的數(shù)據(jù)是屬于函數(shù)指針的。在程序中定義函數(shù)并實(shí)現(xiàn)操作。

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

for（i=0；i

{

LIFOPush（&SISubTableList，i）；

}

for（i=0；i

//為SISectionSmallDataList關(guān)聯(lián)

//和定義存儲(chǔ)空間。每個(gè)存儲(chǔ)空間為

//1024字節(jié)，總共20*1024字節(jié)。

{

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

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

}

4、結(jié)論

本文從軟件分層的角度闡述了IPTV機(jī)頂盒軟件架構(gòu)。研究了Linux下驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過程和Linux APIs，討論了應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)方案，實(shí)踐證明Linux操作系統(tǒng)在穩(wěn)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(xiàn)

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