电视技术(2001)-机顶盒上基于中间件的应用程序开发

不 同 种 类 的 机 顶 盒 其 功 能 各 有 侧 重 。 上 网 机 顶 盒（ 如 康 佳 的“光 元 ”网 络 机 顶 盒 、海 信 的“家 庭 网 络 快 车 ”DB-200M 互联 网 机 顶 盒 、海 尔 的“网 神 ”网 络 机 顶 盒 等 ）如 同“维 纳 斯 ” 计 划 一 样 ，利 用 电 视 机 和 电 话 只 是 实 现 了 上 网 的 功 能 ，而 忽 略 了 机 顶 盒 的 重 要 特 点 ——— 娱 乐 功 能 ，因 此 推 出 后 市 场 反 应 冷淡。数字卫星机顶盒直接接收卫星信号，采用 DVB-S 国际 标 准 ，在 国 内 不 太 普 及 。 数 字 地 面 机 顶 盒 传 输 介 质 为 地 面 广
2 有线电视数字机顶盒的结构和原理
2.1 硬件结构图 有线电视数字机顶盒的原理框图如图 1 所示。
双向控
OPSK
CPU 多媒体合成器
制通道 数 调制解调器 RAM 音频解码
网
字 模拟视
电
调
络
频通道 谐
视
数字视 器 OAM 数据 MPEG-2
频通道
链路处理器 传输器
视频解码
图 1 CATV 数字机顶盒方框图
电 视 接 收 / TV RECEPTION
文章编号：1002- 692（2001）12-0066-02
机顶盒上基于中间件的应用程序开发
·综述·
吕 莎，薛凌飞 （四川大学 电子信息学院，四川 成都 610064）
【摘要】介绍了机顶盒的功能结构、关键技术和其应 用 范 围 ，对 国 外 机 顶 盒 产 业 现 状 进 行 了 综 述 ，并 阐 述 了 机 顶盒上应用程序的开发重点和难点。
一 个 完 整 的 数 字 机 顶 盒 由 硬 件 平 台 和 软 件 系 统 组 成 ，可 以 将 其 分 为 4 层（如 图 2），从 底 向 上 分 别 为 硬 件（STB Hardware）、底层软件（Drives etc）、中间件（Middle Ware）、应 用 软 件（Applications）。 硬 件 提 供 机 顶 盒 的 硬 件 平 台 ；底 层 软 件 提 供 操 作 系 统 内 核 以 及 各 种 硬 件 驱 动 程 序 ；应 用 软 件 包 括 本 机 存 储 的 应 用 和 可 下 载 的 应 用 ；中 间 件 将 应 用 软 件 与 依 赖 于 硬 件 的 底 层 软 件 分 隔 开 来 ，使 应 用 不 依 赖 于 具 体 的 硬 件 平 台 。
收 稿 日 期 ：2001-10-26
责任编辑：刘伯义
作者简介：
吕 莎（1974-），硕士研究生，研究方向为模式识别与智
能控制.
薛 凌 飞（1976-），硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 模 式 识 别 与 智
能控制.
播 信 道 。 该 类 机 顶 盒 所 使 用 频 率 与 有 线 电 视 频 率 相 同 ，但 使 用 无 线 信 道 。 其 中 最 值 得 一 提 的 是 有 线 电 视 数 字 机 顶 盒 ，信 号传输介质是有线电视广播所采用的全电缆网络或光纤 / 同 轴 混 合 网 。但 由 于 有 线 电 视 网 络 有 较 好 的 传 输 质 量 以 及 电 缆 调 制 解 调 器 技 术 的 成 熟 ，使 得 该 类 机 顶 盒 可 以 实 现 各 种 交 互 式 应 用 ，因 而 被 业 界 广 泛 看 好 。事 实 上 ，该 类 机 顶 盒 可 以 支 持 几乎所有的广播和交互式多媒体应用，如数字电视广播接 收 、电 子 节 目 指 南（EPG）、准 视 频 点 播（NVOD）、按 次 付 费 观 看（PPV）、软件在线升级、数据广播、因特网接入、电 子 邮 件 、 IP 电话和视频点播等。
对 运 行 效 率 要 求 更 高 。 这 里 运 行 的 效 率 是 指 两 个 方 面 ：一 是 整 个 程 序 的 运 行 效 率 ，包 括 程 序 处 理 数 据 的 效 率 、屏 幕 刷 新 的 速 率 、对 输 入 的 反 应 快 慢 等 。 因 为 机 顶 盒 的 主 要 特 点 之 一 就 是“交 互 性 ”，所 以 能 够 迅 速 响 应 用 户 的 操 作 是 应 用 程 序 的 重 点 之 一 ；二 是 应 用 程 序 的 启 动 速 率 ，它 要 求 用 户 打 开 机 顶 盒 后 应 用 程 序 能 快 速 启 动 运 行 ，并 不 是 所 有 的 数 据 都 要 接 收 到 了 才 运 行 程 序 ，对 此 ，许 多 中 间 件 都 采 用 异 步 模 式 、消 息 触 发机制来保证。 4.3 兼容性
提 到 机 顶 盒 不 免 想 到 微 软 的“维 纳 斯 ”计 划 。在 该 计 划 提 出 以 后 ，中 国 的 机 顶 盒 研 究 发 展 蒸 蒸 日 上 。 但“ 维 纳 斯 ”计 划 本 身 对 机 顶 盒 的 推 广 并 不 成 功 。“维 纳 斯 ” 计 划 实 际 是 对 Window CE 的推广，只是同时 附 带 了 一 个 机 顶 盒 硬 件 平 台 。 但 这 款 机 顶 盒 占 用 了 电 视 、电 话 两 大 家 庭 资 源 ，却 只 能 实 现 上 网 功 能 ，这 个 局 限 性 注 定 了 计 划 的 失 败 。 但 它 却 推 动 了 国 内机顶盒行业的蓬勃发展。
由 于 机 顶 盒 存 储 系 统 的 局 限 性 ，要 求 应 用 程 序 的 代 码 精 简 ，占 用 的 存 储 量 要 尽 量 小 。这 不 仅 是 存 储 的 要 求 ，同 时 也 便 于软件的在线升级。 4.2 效率
与 一 般 的 应 用 程 序 相 比 较 ，运 行 于 机 顶 盒 上 的 应 用 程 序
5 机顶盒的发展趋势
数 字 电 视 在 中 国 的 推 行 是 必 然 的 趋 势 。 事 实 上 ，中 国 广
播 电 视 系 统 已 开 始 了 向 数 字 电 视 的 转 变 。但 是 要 真 正 实 现 全
部 环 节 的 数 字 化 ，势 必 要 经 过 相 当 长 的 一 段 时 间 。总 的 来 说 ，
!!
电 视 技 术 2001 年第 12 期 总第 234 期
电 视 接 收 / TV RECEPTION
电路输出。音频 PES 送入音频解码模块，取出 MPEG 音频数 据，并对 MPEG 音频数据进行解码，输出 PCM 音频数据到 PCM 解码器，PCM 解码器输出立体声模拟音频信号，经音频 输出电路输出。 2.2 软件结构
1 机顶盒的概念
机顶盒（Set Top BoX，STB）的概念是比较广泛 的 。从 广 义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称为机顶 盒 ，从 基 于 有 线 电 视 网 络 的 模 拟 频 道 增 补 器 、模 拟 频 道 解 扰 器 ，到 将 电 话 线 与 电 视 机 联 系 在 一 起 的“上 网 机 顶 盒 ”、数 字 卫星的综合接收解码器 （Integrated Receive Decoder，IRD）、 数字地面机顶盒，以及有线电视数字机顶盒都可称为机顶 盒 。从 狭 义 上 说 ，可 以 将 模 拟 设 备 排 除 在 外 ，按 主 要 功 能 将 机 顶 盒 分 为 上 网 机 顶 盒 、 数 字 卫 星 综 合 接 收 解 码 器 、数 字 地 面 机 顶 盒 ，以 及 有 线 电 视 数 字 机 顶 盒 。 这 些 设 备 由 于 具 有 很 好 的 网 络 功 能 ，因 此 也 成 为 信 息 家 电 的 代 表 。
4 基于中间件上的应用程序开发
如 上 所 述 ，市 面 上 具 有 如 此 多 的 中 间 件 产 品 ，但 又 彼 此 不兼容，这给在中间件上的应用程序开发制造了一定的难 度 ，使 代 码 的 可 重 用 性 很 小 。 在 一 个 中 间 件 上 开 发 的 一 个 应 用 ，在 另 一 个 中 间 件 上 需 要 进 行 大 量 的 移 植 工 作 。 同 时 由 于 中 间 件 本 身 的 不 稳 定 性 、不 健 壮 性 给 应 用 程 序 带 来 一 些 不 能 避免的 bug。所以中间件的选择至关重要。总的来说，机顶盒 上运行的应用程序最主要的要求如下。 4.I 代码小
程 序 运 行 的 稳 定 性（即 健 壮 性 ）是 一 个 程 序 的 重 要 特 性 。 目前大部分中间件都未能提供很完善的程序编写调试环境， 这 给 应 用 程 序 的 开 发 带 来 了 一 些 不 便 ，使 程 序 编 写 容 易 出 现 漏 洞 ，影 响 了 程 序 的 稳 定 性 。在 程 序 开 发 中 是 很 值 得 注 意 的 。
调 谐 模 块 接 收 射 频 信 号 并 下 行 变 频 为 中 频 信 号 ，然 后 进 行 A / D 转换为数字信号，再送入 OAM 解调 模 块 进 行 OAM 解调，输出 MPEG 传输流的串行或并行数据。解复用模块接 收 MPEG 传输流，从中抽出一个节目的 PES 数 据 ，包 括 视 频 PES、音频 PES 以及数据 PES。解 复 用 模 块 中 包 含 一 个 解 扰 引擎，可在传输流层和 PES 层 对 加 扰 的 数 据 进 行 解 扰 ，其 输 出 是 已 解 扰 的 PES。 视 频 PES 送 入 视 频 解 码 模 块 ， 取 出 MPEG 视 频 数 据 ，并 对 MPEG 视 频 数 据 进 行 解 码 ，然 后 输 出 到 PAL / NTSC 编 码 器 ，编 码 成 模 拟 电 视 信 号 ，再 经 视 频 输 出
应用层
解释层
中间件
中间层 API
底
STB 硬件
本地层 CA
图 2 机顶盒结构图
3 机顶盒上的中间件
中 间 件 是 一 种 将 应 用 程 序 与 低 层 的 操 作 系 统 、硬 件 细 节 隔 离 开 来 的 软 件 环 境 ，它 使 应 用 程 序 不 依 赖 于 具 体 的 硬 件 平 台。目前成熟的用于机顶盒的商用中间件产品有 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，这些产品在市场上都占 有 一 席 之 地 ，但 彼 此 并 不 兼 容 。 目 前 市 场 上 也 有 不 使 用 中 间 件 的 机 顶 盒 ，但 不 使 用 中 间 件 对 机 顶 盒 的 兼 容 性 和 发 展 性 都 有一定局限。