可与数字电视进行信息交互的Android应用程序设计

陈彩莲，褚晶辉，吕 卫，杨博菲

（天津大学 电视与图像信息研究所，天津 300072）

0 引言

三网融合是指电信网、广播电视网、互联网分别在向下一代电信网、下一代广播电视网、下一代互联网的发展和演进过程中，网络的功能趋于一致，业务范围趋于相同，皆可为用户提供打电话、看电视和上网等多种服务[1-3]。

数字电视（或机顶盒）与手机交互，即数字电视和无线通信技术的融合，将改变传统的电视使用模式，扩展电视功能的想象空间，给用户带来全新的体验。本文介绍的应用实现了电视通过网络与手机互动，使电视观众视线不必离开电视屏幕便可与他人进行信息交互，拓宽了电视的传统功能，同时也诠释了智能手机功能上的可扩展性。

1 平台介绍

本系统选用的是Android智能手机操作系统和IPTV机顶盒。

1）Android智能手机操作系统

Google公司于2007年11月15日推出了基于Linux2.6的开源智能手机操作系统——Android。Android源码完全开放，系统包括了移动电话工作所需的全部软件：底层操作系统、上层用户界面以及应用程序，是一个开放性移动开发平台。Android系统可移植性好，网络支持完善，并可自由裁剪和定制，灵活度高。Android平台市场潜力大，应用开发前景广阔。Android智能手机操作系统的平台特征主要表现在[4-5]：

（1）开放的体系架构。应用程序框架具有可重用性和可替代性的特点。在遵循程序框架安全性限制的前提下，Android中的任何一个应用程序都可以发布其特有的功能模块，为其他的Android应用程序所调用。

（2）支持可扩展的用户体验。具有丰富的图形系统和对多媒体的支持，以及完善的网络支持功能和硬件支持功能，如触摸屏、WiFi、导航以及感应加速器等。

（3）具有强大的浏览器。集成了基于Webkit引擎的网页浏览器，Webkit的代码简洁，结构合理，有利于开发。另外，Webkit浏览器引擎优点明显，消耗很少的内存资源，运行效率高。Webkit已经普遍应用在手机的浏览器中。Android的系统架构如图1所示。

Android的架构分为 4层：（1）Linux内核层。An⁃droid的核心系统服务基于Linux2.6内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于该内核。（2）系统运行库层（C/C++库以及Android运行库）。当使用Android应用框架时，Android系统会通过一些C/C++库来支持使用的各个组件，使其更好地为用户服务。另外，所有的Android程序都运行在Dalvik虚拟机上。（3）应用程序框架层。这是编写Google发布的核心应用时所使用的API框架，开发人员同样可以使用这些框架来开发自己的应用。（4）应用层。应用是用Java语言编写运行在Dalvik虚拟机上的程序[6]。本应用只需在应用层上进行开发。

2）IPTV

IPTV，即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术[7]。

IP机顶盒是视频解码终端，相当于一台自带嵌入式操作系统的计算机，它可以充当电视机和宽带网络之间的接口。IP机顶盒作为一种家用平台，用于交互式数字内容服务领域。

IP机顶盒使用的操作系统主要有VxWorks、Win⁃dows CE、嵌入式Linux等3类。现在的IP机顶盒产品多数运行Linux操作系统。Linux平台的优点较多，首先是其源代码公开，有大量免费优秀开发工具和应用软件可用。其次是平台开放，厂家易于定制。有庞大的开发群体，技术交流方便，软件开发和维护成本低。最后，Linux本身稳定，内核精悍，运行所需资源少，有优秀的网络功能，具有完整的网络协议栈。这些都为开发者和厂家提供了扩展IP机顶盒的可能，易于开发和生产出新的应用程序，比如开发一个网络聊天的程序。另一方面，在硬件配置上，IP机顶盒的核心处理器的主频大多在400 MHz以上，内存和Flash的容量也比较大，可以运行一些功能较为复杂的程序。

IP机顶盒平台具有完善的网络支持功能，所以易于在其平台上开发一个网络聊天的程序。若同时在智能手机上开发出与IPTV终端进行交互的网络聊天程序，即可实现手机用户和电视用户的信息交互。

2 程序设计及实验结果

本文设计了Android手机上的通信程序，同时在PC机上开发了Linux下的网络通信程序，以验证本应用的有效性。功能实现中，Android手机上的程序作为客户端，PC机上的程序作为服务端。Android手机通过WiFi连接网络，与机顶盒上的服务端连通，互相发送和接收信息。由于IP机顶盒完善的网络功能，与PC机网络功能相当，所以可以用PC机模拟IP机顶盒的网络程序开发。另外，PC机上的程序是在Linux环境中运行的，可以很容易地移植到机顶盒上。

下面对手机客户端和服务端的程序流程进行具体介绍。客户端的程序流程如图2所示。

手机客户端运行后，通过WiFi与服务器接通，从而进行信息交互。图3a为Android手机上的客户端主界面，窗口中几个按钮的功能分别为：“WiFi”操作 WiFi，包括开启和关闭。“登入”创建基于TCP/IP协议的套接字，并连接到服务端。“发送”表示发送信息。“退出”表示退出程序，回到手机主界面。图3b演示了手机客户端的信息输入。

图2 客户端程序流程图

图3 客户端界面（截图）

服务器端程序的流程是：创建ServerSocket，监听客户端。当客户端连接上，两者即可互相发送和接收信息。

本次实验结果如图4和图5所示。图4为手机客户端和服务端的交互过程中客户端的信息记录，图5为服务端的信息记录。

图4和图5的实验结果验证了程序功能的正确。

图4 客户端信息记录

图5 服务端信息记录

3 小结

目前电视用户和手机用户是相互独立的，彼此之间没有沟通的方式，而本文提出的应用将建立起两者沟通的桥梁，给用户带来全新的用户体验。在应用中，电视观众具备与外界沟通消息的渠道，如同在PC机上可以同时进行功能操作，娱乐和聊天一样，这将打破用户只能用电视机收看电视节目的传统模式，同时也是三网融合的一个具体的体现。另外，从市场价值的角度看，该应用不仅是智能手机的新应用，同时也可以开发为电视的一项增值功能。

[1]“下一代通信技术和计算机技术对广播电视发展的影响”项目组，戴琼海.下一代网络的发展趋势与业务融合[J].电视技术，2007，31（7）：5-7.

[2]邓永红.三网融合是有线电视网络发展的必然趋势[J].电视技术，2004，28（2）：43-45.

[3]三网融合的产业分析和前景预测[EB/OL].[2010-09-10].http：//b2b.toocle.com/detail--5390125.html.

[4]邸烁.Android手机平台揭秘和未来发展趋势[EB/OL].[2010-09-10].http：//tech.it168.com/o/2008-02-20/200802201409176.shtml.

[5]黄星文.基于Android的手机通讯协议应用研究与实现[D].兰州：兰州大学，2010.

[6]杨丰盛.Android应用开发揭秘[M].北京：机械工业出版社，2010.

[7]IPTV终端与机顶盒技术[EB/OL].[2008-08-04].http：//www.mcuol.com/News/212/28257.htm.