數(shù)字電視軟硬件分離原理與實現(xiàn)

內(nèi)容簡介：

基于三洋半導體軟硬件分離平臺上，已經(jīng)開發(fā)了雙向CA、雙向數(shù)據(jù)廣播等應(yīng)用，實現(xiàn)了VOD、卡拉OK、電視彩票、通用瀏覽器、股票廣播等功能。另外，機頂盒的基本功能、OSD也都可以由第三方軟件公司在其硬件平臺上開發(fā)。這些功能不再像以前全部由機頂盒廠家統(tǒng)一集成，可以由不同的公司獨立開發(fā)，單獨放到機頂盒中使用，并可以單獨更換。如果不是實現(xiàn)了軟硬件分離，這種獨立的軟件開發(fā)幾乎是不可能的。

前言：

目前，機頂盒平臺軟硬件緊密結(jié)合、密不可分，所有的軟件都由機頂盒廠家進行集成，為了應(yīng)付不同的運營商客戶五花八門的界面及應(yīng)用，機頂盒廠家要付出很大的軟件開發(fā)成本，導致機頂盒價格居高不下。

數(shù)字電視軟硬件分離機頂盒平臺是一種十分開放的數(shù)字電視應(yīng)用技術(shù)平臺，在該硬件平臺上可以允許第三方軟件公司獨立開發(fā)應(yīng)用程序給運營商使用。即使在機頂盒分發(fā)到用戶以后，也可以單獨開發(fā)新的功能模塊并下載到機頂盒中運行，而不再通過機頂盒廠家集成測試，打破了傳統(tǒng)數(shù)字電視封閉的軟件開發(fā)模式，減輕了機頂盒廠家的軟件開發(fā)壓力。隨著時間的推移，根據(jù)運營需要，可以很容易增加新的功能模塊。

值得一提的是，在該平臺上可以很容易支持任何標準CA的開發(fā)，以及任何標準批量使用的CA的集成，CA庫文件不需大量擴散，可以提高智能卡CA的安全性。

一、數(shù)字電視軟硬件分離的必要性

以前的數(shù)字電視技術(shù)的開發(fā)是一種非常封閉的開發(fā)模式：芯片廠家提供給機頂盒廠家芯片和軟件開發(fā)環(huán)境，再由機頂盒廠家在這個平臺上開發(fā)應(yīng)用程序。CA、數(shù)據(jù)廣播等幾乎所有第三方應(yīng)用軟件的任何集成和改動都需要機頂盒廠家參與，其他專業(yè)的軟件開發(fā)商很難插手，限制了軟件的來源與選擇，大大加重了機頂盒廠家的軟件開發(fā)壓力，也造成了高度軟硬件捆綁的技術(shù)模式。機頂盒廠家集成的CA、數(shù)據(jù)廣播等軟件越多，機頂盒種類越多，所面臨的運營商客戶越多，這種壓力就越大。這種情況下，升級改進工作將變得非常繁雜。機頂盒廠家僅僅能滿足于發(fā)放平移機頂盒之前的軟件需求。批量使用后，即使發(fā)現(xiàn)問題，也都無可奈何，更何況增加新的功能了。

軟硬件分離后的CA、數(shù)據(jù)廣播、中間件及其它應(yīng)用軟件可以由不同的軟件公司獨自開發(fā)，這些應(yīng)用軟件可以單獨提供給運營商使用，每種軟件可以獨立更換升級，機頂盒廠家只生產(chǎn)含有基本功能的裸機，基于這種軟硬件分離下的機頂盒軟件平臺，軟件開發(fā)就變成了一個長期改進增加功能的過程，而不像早期已經(jīng)平移的軟硬件捆綁的機頂盒，在出廠后，幾乎一次定終身。

在原來軟硬件捆綁的模式下，軟件成熟的緩慢制約了芯片的更新?lián)Q代，進入市場最早的機頂盒芯片獲得了大規(guī)模運用，但卻不是最先進的。軟硬件分離后，可以有更多的芯片廠家參與競爭，有線電視運營商可以充分從快速發(fā)展的芯片技術(shù)中獲益，可以讓最新的芯片技術(shù)服務(wù)廣電，而不是付出更多的代價一直使用3年甚至5年前落后的機頂盒芯片產(chǎn)品。

二、機頂盒硬件平臺的選擇

機頂盒好比是一座樓房，硬件平臺就是這個樓房的地基和框架，一旦成型不可更換。軟件就是這座樓各個房間中的裝飾和居民了。如果地基不好，樓房不可能蓋高，檔次也低，住的人自然就少。和樓房的地基一樣，機頂盒的硬件決定了機頂盒性能的高低和功能擴展的多少。所以，運營商和機頂盒廠家在專注挑選性價比高的機頂盒硬件平臺時，首先要注意以下幾點：

1、采用先進的半導體工藝，例如，采用90納米工藝的芯片比采用130納米工藝的芯片性能高，而且

降價空間大，功耗也低。

2、芯片時鐘及處理速度足夠高，這樣將來可以擴展更多需要處理速度高的應(yīng)用程序。

3、要選擇含較通用CPU的機頂盒芯片，例如ARM系列。

4、考慮安全因素，要選用知名的國際大品牌的機頂盒芯片。

下面將含有ARM內(nèi)核的三洋LC74189和意法的STM5105性能進行比較如下：

從以上對比可以看出，三洋的LC74189具有非常明顯的優(yōu)勢，已經(jīng)經(jīng)過大批量使用的檢驗，使用的是嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的ARM9CPU，并且是采用先進的90nm技術(shù)工藝，將QAM解調(diào)器直接和后端解碼集成在了一起。所以本設(shè)計就以基于該機頂盒芯片的軟硬件平臺為例，介紹機頂盒軟硬件分離的原理與實現(xiàn)。同時，該芯片還有長城無卡CA安全管理硬件模塊，同時也可以支持其他任何標準的CAS。

三、軟件平臺的組成

軟件平臺是介于硬件應(yīng)用API之間的軟件部分，包含操作系統(tǒng)、硬件驅(qū)動、MMU管理、安全管理等模塊、向量管理以及應(yīng)用接口等模塊，是一種功能強大的開放的軟件平臺，給編程者提供了豐富的軟件接口，可以讓不同的軟件公司基于該平臺開發(fā)各種應(yīng)用，其中包括比較重要的CA應(yīng)用程序。整個軟件平臺的框架如下：

四、軟件平臺的作用

機頂盒軟硬件分離后的軟件平臺，介于硬件和應(yīng)用程序之間，在一定意義上也可以稱作一種中間件，但和人們理解的傳統(tǒng)中間件有所不同。因為要實現(xiàn)CA、瀏覽器等功能，使得有的部分更靠近硬件，所以還需要提供和硬件驅(qū)動相關(guān)的接口。例如對DVB CA信息的接收，還有用于排錯的串口收發(fā)等功能接口。如果一定要把這種軟件平臺理解成中間件，那么它應(yīng)該是很靠近底層的中間件。該軟件平臺是由日本三洋半導體公司委托山東泰信電子，結(jié)合廣西廣電網(wǎng)絡(luò)公司的實際應(yīng)用，制定的一個開放的軟件平臺接口標準，目的是降低機頂盒軟件開發(fā)技術(shù)門檻，方便

運營商自己開發(fā)CA等涉及自己利益的應(yīng)用程序，把握主動權(quán)。因為各個模塊單獨增減改進，可以隨著時間的推移，逐漸地根據(jù)運營的需要增加功能模塊，而這些功能模塊在運營商開始平移時很難想到。這樣，需要增加的功能模塊可以由運營商選擇不同的專業(yè)軟件公司開發(fā)，不需要找機頂盒廠家解決。例如，在發(fā)現(xiàn)了所使用CA的安全問題后也很容易改進，而不像現(xiàn)在那樣束手無策。