數字機頂盒系統設計要點

付勇華

現如今，數字電視機項盒已經在千家萬戶中被廣泛的使用著，它是數字信息化發展的產物，它的主要作用是充當同軸電纜電視信號線與電視機之間的媒介，用來完成對數字電視信號的接收、發生、處理等功能。因此文章對數字機頂盒軟件設計要點進行了分析，以供參考。

【關鍵詞】數字機頂盒 軟件設計 要點

數字機頂盒是一個連接電視機和外部信號源的設備，由于可以放置在電視機的頂部且為一體機不大的盒子而得名，其英文名字為 Set-top Box（STB）。機頂盒是實現數字電視接收必不可少的設備，它主要承擔著將壓縮數字信號解碼成電視內容的功能，在整個數字電視產業中占據著重要的地位。

1 系統總體結構

基于硬件的平臺化和專用性的考慮，目前的機頂盒系統多采用專用芯片。本系統選用意法半導體推出的機頂盒芯片STIH416 作為核心處理器。硬件方面，其搭載ARM Cortex-A9 MPCore雙核應用處理器和ARM Mali-400MP四核繪圖處理器，并集成了多標準視頻解碼引擎和支持高清和3D TV標準的高性能視頻編碼器，擁有極其出色的運算性能和高畫質的處理性能，其實時轉碼功能可將高清內容通過Wi-Fi網絡傳輸至智能手機、平板電腦、大屏幕電視并播放，實現了真正的多屏融合體驗。系統層面，STIH416單芯片能夠運行Android 4.0操作系統，不僅秉承嵌入式系統低功耗高性能以及方便移植和裁剪的優點，且具有更好的擴展性能、優秀的開發工具和海量的應用，必將能成為數字電視時代的先導力量。系統硬件結構圖如圖1所示。

系統主要基于核心芯片STIH416、外圍設備及模塊其主要包括調諧器、解調器、SDRAM、FLASH、智能卡模塊、紅外接收模塊以及網絡接入模塊等。首先，同軸電纜將經編碼調制并實現多路復用后的電視音視頻信號及相關信息傳輸入戶，由調諧器將高頻的電視信號轉換為中頻信號，再經由解調器對中頻信號進行A/D 轉換、QAM 解調等處理，從數據中分離出音視頻及相關數據的傳輸流，最后送至STIH416處理芯片中進行解碼、解復用及解擾等處理，輸出可供電視高質量呈現的電視信號。

主要接口包括智能卡、串口、網絡接口、USB接口、紅外接收模塊。智能卡可以提供數字電視加擾保密節目信息所需的密鑰，以使機頂盒系統提取傳輸流中的解擾、解密信息。串口主要用于程序升級，USB接口可連接U盤、移動硬盤等外接存儲設備，實現電視節目的存儲或供機頂盒讀取外來文件。網絡接口提供Internet的接入，完成機頂盒的網上瀏覽、電子郵件等網絡功能。紅外接收模塊經設計可以與移動控制端進行連接，接收移動設備發出的指令，實現對機頂盒的控制。

2 系統硬件設計要點

機頂盒系統硬件技術含量較高，主要包括解調及信道解碼技術、解復用及信源解碼技術、加解擾技術、條件接收以及大規模集成芯片技術等。有線電視信號傳入機頂盒硬件系統后，前端的調諧器VA1T1ED6060和解調器STV0370將完成解調及信道解碼部分，處理后的傳輸流直接傳送至主芯片STIH416中。由于STIH416集成有ARM Cortex-A9 MPCore雙核應用處理器、ARM Mali-400MP圖形處理器、專用傳輸流處理器以及自適應視頻流轉碼器，因而解復用和信源解碼等功能的實現都可以在主芯片中進行。最后提取出來的音視頻信號，通過接口傳輸至顯示設備。要實現機頂盒更加豐富的交互式功能，機頂盒系統與Internet的結合便是必須的。

3 系統軟件設計要點

軟件技術是電視機頂盒最關鍵的一環，也是運營商展示各自特點及競爭力、吸引用戶投入精力最多的部分。音視頻解碼的基本功能主要由硬件實現，而內容的點播重現、可視化的UI設計、Internet網絡接入、機頂盒與PC或移動設備的通信等個性化體驗的人機交互式功能，都需要通過軟件來實現。機頂盒系統主要圍繞Android4.0內核構建整個軟件平臺，如圖2所示。

機頂盒軟件系統平臺采用分層式結構，主要架構有：底層的啟動引導層。引導初始化進程，加載機頂盒所需資源，啟動操作系統。硬件驅動層。設備應用層的運行要通過調用硬件驅動層提供的API接口來管理各個模塊，并提供上層應用的編程接口，以使操作更便捷直觀。驅動主要包括：FLASH驅動、SDRAM驅動，音視頻驅動、智能卡驅動等。

操作系統層為Android內核。主要進行內存分配，進程的調度與通信，中斷管理以及數據處理等工作?？梢愿鶕枨筮M行增減和優化。GUI系統層，即圖形用戶界面管理層。該層提供了應用所需接口以及信號解析模塊、各類數據庫、圖形庫等。頂層為應用系統層。主要為用戶提供個性化的軟件應用，方便用戶實現各種交互體驗。如在網絡交互中常用的郵件系統、互動游戲、網頁瀏覽、視頻會話等。

4 結束語

文章重點討論了數字機頂盒的軟件系統設計要點，相信在以后對數字機項盒軟件系統的設計學中習，會得到很好的完善。隨著數字電視的迅速發展，將會有更多的功能集成在數字電視機頂盒中，同時通過機頂盒可以開展的業務也越來越多，為廣大的數字電視用戶帶來更多的便捷。

參考文獻

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[2]張越，董峰，冷祥綸等.一種優化的機頂盒節目指南系統設計與實現[J].微計算機，2006（09）：21-22.

作者單位

湖南省花垣縣民族宗教事務和旅游文化廣電新聞出版局 湖南省花垣縣 416400