数字机顶盒系统设计要点

付勇华

现如今，数字电视机项盒已经在千家万户中被广泛的使用着，它是数字信息化发展的产物，它的主要作用是充当同轴电缆电视信号线与电视机之间的媒介，用来完成对数字电视信号的接收、发生、处理等功能。因此文章对数字机顶盒软件设计要点进行了分析，以供参考。

【关键词】数字机顶盒 软件设计 要点

数字机顶盒是一个连接电视机和外部信号源的设备，由于可以放置在电视机的顶部且为一体机不大的盒子而得名，其英文名字为 Set-top Box（STB）。机顶盒是实现数字电视接收必不可少的设备，它主要承担着将压缩数字信号解码成电视内容的功能，在整个数字电视产业中占据着重要的地位。

1 系统总体结构

基于硬件的平台化和专用性的考虑，目前的机顶盒系统多采用专用芯片。本系统选用意法半导体推出的机顶盒芯片STIH416 作为核心处理器。硬件方面，其搭载ARM Cortex-A9 MPCore双核应用处理器和ARM Mali-400MP四核绘图处理器，并集成了多标准视频解码引擎和支持高清和3D TV标准的高性能视频编码器，拥有极其出色的运算性能和高画质的处理性能，其实时转码功能可将高清内容通过Wi-Fi网络传输至智能手机、平板电脑、大屏幕电视并播放，实现了真正的多屏融合体验。系统层面，STIH416单芯片能够运行Android 4.0操作系统，不仅秉承嵌入式系统低功耗高性能以及方便移植和裁剪的优点，且具有更好的扩展性能、优秀的开发工具和海量的应用，必将能成为数字电视时代的先导力量。系统硬件结构图如图1所示。

系统主要基于核心芯片STIH416、外围设备及模块其主要包括调谐器、解调器、SDRAM、FLASH、智能卡模块、红外接收模块以及网络接入模块等。首先，同轴电缆将经编码调制并实现多路复用后的电视音视频信号及相关信息传输入户，由调谐器将高频的电视信号转换为中频信号，再经由解调器对中频信号进行A/D 转换、QAM 解调等处理，从数据中分离出音视频及相关数据的传输流，最后送至STIH416处理芯片中进行解码、解复用及解扰等处理，输出可供电视高质量呈现的电视信号。

主要接口包括智能卡、串口、网络接口、USB接口、红外接收模块。智能卡可以提供数字电视加扰保密节目信息所需的密钥，以使机顶盒系统提取传输流中的解扰、解密信息。串口主要用于程序升级，USB接口可连接U盘、移动硬盘等外接存储设备，实现电视节目的存储或供机顶盒读取外来文件。网络接口提供Internet的接入，完成机顶盒的网上浏览、电子邮件等网络功能。红外接收模块经设计可以与移动控制端进行连接，接收移动设备发出的指令，实现对机顶盒的控制。

2 系统硬件设计要点

机顶盒系统硬件技术含量较高，主要包括解调及信道解码技术、解复用及信源解码技术、加解扰技术、条件接收以及大规模集成芯片技术等。有线电视信号传入机顶盒硬件系统后，前端的调谐器VA1T1ED6060和解调器STV0370将完成解调及信道解码部分，处理后的传输流直接传送至主芯片STIH416中。由于STIH416集成有ARM Cortex-A9 MPCore双核应用处理器、ARM Mali-400MP图形处理器、专用传输流处理器以及自适应视频流转码器，因而解复用和信源解码等功能的实现都可以在主芯片中进行。最后提取出来的音视频信号，通过接口传输至显示设备。要实现机顶盒更加丰富的交互式功能，机顶盒系统与Internet的结合便是必须的。

3 系统软件设计要点

软件技术是电视机顶盒最关键的一环，也是运营商展示各自特点及竞争力、吸引用户投入精力最多的部分。音视频解码的基本功能主要由硬件实现，而内容的点播重现、可视化的UI设计、Internet网络接入、机顶盒与PC或移动设备的通信等个性化体验的人机交互式功能，都需要通过软件来实现。机顶盒系统主要围绕Android4.0内核构建整个软件平台，如图2所示。

机顶盒软件系统平台采用分层式结构，主要架构有：底层的启动引导层。引导初始化进程，加载机顶盒所需资源，启动操作系统。硬件驱动层。设备应用层的运行要通过调用硬件驱动层提供的API接口来管理各个模块，并提供上层应用的编程接口，以使操作更便捷直观。驱动主要包括：FLASH驱动、SDRAM驱动，音视频驱动、智能卡驱动等。

操作系统层为Android内核。主要进行内存分配，进程的调度与通信，中断管理以及数据处理等工作。可以根据需求进行增减和优化。GUI系统层，即图形用户界面管理层。该层提供了应用所需接口以及信号解析模块、各类数据库、图形库等。顶层为应用系统层。主要为用户提供个性化的软件应用，方便用户实现各种交互体验。如在网络交互中常用的邮件系统、互动游戏、网页浏览、视频会话等。

4 结束语

文章重点讨论了数字机顶盒的软件系统设计要点，相信在以后对数字机项盒软件系统的设计学中习，会得到很好的完善。随着数字电视的迅速发展，将会有更多的功能集成在数字电视机顶盒中，同时通过机顶盒可以开展的业务也越来越多，为广大的数字电视用户带来更多的便捷。

参考文献

[1]彭锐，于鸿洋，张萍.嵌入式Linux下高清熟悉機顶盒软件设计[J].电视技术，2010，34（09）.

[2]张越，董峰，冷祥纶等.一种优化的机顶盒节目指南系统设计与实现[J].微计算机，2006（09）：21-22.

作者单位

湖南省花垣县民族宗教事务和旅游文化广电新闻出版局 湖南省花垣县 416400