基于LINUX的IPTV机顶盒设计

2013-05-14蒋东云

卷宗 2013年2期

蒋东云

摘要：IPTV对于实现媒体提供者和媒体消费者互动有着很大的价值，而且还可以配置多种功能来完成用户的选择，实现娱乐、教育及商务功能。本文围绕着IPTV的软件系绕、模块功能及其实时操作系统Linux对于整个模块的整体功能进行设计。

关键字：IPTV；协议标准；Linux

引言

信息通信技术的发展带来了国家信息化战略的大力推进，而且随着这个时期的到来，IP技术的发展也非常的快速，我国互联网宽带技术都得到了较大的发展，而且互联网在发展过程中，开始与一些传统产业融合而形成了新的发展力量，比如在这个时期出现了网络电视（IPTV），网络电视就是互联网技术与传统的电视产业相互融合而形成的，这是一个全新的产业，其优势在于不但超过了原先的电信运营范围，而且也超越了传统的电视产业的运营范围，也就预示着一个电子互动的娱乐市场的出现将无可避免，技术发展到一定的阶段，催生了新的产业，产业带动了整个市场的发展。

1、系统设计方案

被大众所直接使用的IPTV机顶盒终端，它的功能主要是支持LAN和HDTV等网络的传输，处理IP与音视频流，以及解码MPEG和WMV等，同时还支持认证功能的使用，共同相互交互满足管理中的访问控制等。

如图1所示，IPTV机顶盒的基本系统结构可以分为前端和网络，以及接收端三个部分，每个部分都由一些关键设备组成，在完成相应基本功能的同时，也要保证IPTV电视业务的顺利运营。

目前许多的方案在接收端这方都是选取电机加STB的模式，这种模式要求STB从互联网中能够将数据流接收下来，在经过处理后传输给电视机播放。因此，这种模式必须提供相应的网卡接口。文章中所要讲述的工作就是根据这种需求而产生。

2、嵌入式Linux平台的系统搭建

Linux是一种现代的网络操作系统，是目前最新的一种操作技术，如今有很多的嵌入式中应用此操作系统，是最为成功和完整的操作系统。由于它的优良特性，使它成为了嵌入市场的佼佼者。其主要的特点有以下几种：

（1）Linux拥有高效的内核稳定性

通过对Linux的应用，可以证明它的内核是非常精简，并且拥有高效稳定性的。由于内核采用的是单内核，还融入了微内核的理念，结合了两者的特点，用户还可以按照自己的需要进行插入和移走，因此，此系统非常适合在嵌入式中被运用。

（2）Linux开放源码，且有丰富的软件

Linux是开放源码的操作系统，并且拥有丰富的软件可供用户选择。由于嵌入式的种类特别多，要进行修改或优化的话，必须要对应具体的应用才可以实行，因此，源码的获得就必须被重视。嵌入式在开发时，只需要选择对应的软件就可以不需要重新来过。

（3）Linux受到广泛硬件的支持

Linux能够支持的体系结构有很多，并且在许多的硬件平台中也有被移植。其中包括：ARM和X86，以及PowerPC和MIPS等。因此，也带来了许多的吸引性。

3、基于LINUX平台的开发

1）建立主机开发环境

嵌入式系统的开发流程一般是：

第一，在宿主机上搭建所需要的开发环境，进行程序编码；

第二，宿主机同目标机建立连接，将应用程序下载到目标机上进行交叉编译；

第三，经过调试之后，将应用程序下载到目标机中运行。

如图2所示。嵌入式的平台有硬件和软件两种。硬件中有宿主机和显示设备，以及目标机等；软件中有连接器和编辑器，以及调试器等。在IPTV机顶盒开发环境系统中，硬件中的宿主机：Intel X86、Linux系统的PC；目标机：PNX8550（MIPS内核）处理器。局域网的建立与DHCP服务都是由路由器来完成的，而输出设备则是电视机。

2 ）内核编译及文件系统设计

软件的编译是在Linux中进行的，由于目标板只可以运行程序不可以编辑程序，因此，编译的工作只能在Linux中进行操作。本系统的编译过程是：

tar xfz Mips-2011-10-15.zip

sudo./install-d/opt/eldk-4.1

正确安装路径，对环境的变量设定成CROSS-COMPILE-BASE与CROSS-COMPILE-PREFIX。

其安装的步骤如下：

tar xf stb810_tarballs-SP7.tar

tar xfz stb810_base-SP7_RC3.tgz

嵌入式Linux内核与所对应的文件，是在工具链及软件包完成安装以后才能进行的步骤。其具体的操作方法如下：

source./setup.sh

prjmake clean

prjmake all

嵌入式和硬件、处理器都是有着一定相互的关系的。为了达到硬件和系统的独立，此次的设计是利用IPTV中的软件分层来满足条件的。此分层的中心是嵌入式的Linux，当设计有问题的时候，Linux对问题程序进行更正就可以了。但是要注意的是能够不被变换的是中间层与应用层。因此，不仅提高了对代码的重复使用减少了更改，还在时间上得到了节省。

实时的操作系统与硬件程序是安装在资源软件中的，以实现对硬件设备的操作，在应用层中通过内置与下载的应用程序，CPU的指令通过解释层翻译识别，并结合硬件设备共同实现操作视频点播和DRM，以及下载等应用的完成。由于Linux有网络和块设备文件，以及字符设备文件，是通过写入和读写，以及访问接口的方式进行的块。在对其进行设备的辨别后，对不相同的设备采用命令mknod进行创建即可，但是要对创建的设备号进行主次的备号，并与之同类程序的划分和对应，在使用的过程中，位置的不一样，方式的不一样，或是操作的程序不一样等。如图3所示。

一般来说，设备驱动的开发流程是要对设备号进行主次的设定，进行初始化的程序和函数的清除、对所需要的函数进行操作，以及对数据结构file-operations定义后才能实现的。在结构中，每个成员的调用都有自己各自与其对应的系统进行操作的时候，系统自动找到与之对应的程序进行数据的读取，并将控制的权利赋予函数，注意所读取的数据是属于函数指针的。在程序中定义函数并实现操作。

LIFOlnitialize（&SISectionLargeDataList）；//初始化一个列表SISectionLargeDataList

for（i=0；i

{

LIFOPush（&SISubTableList，i）；

}

for（i=0；i

//为SISectionSmallDataList关联

//和定义存储空间。每个存储空间为

//1024字节，总共20*1024字节。

{

SISectionSmaUData[i].data=SISectionSmallDataBuffers[i]；

LIFOPush（&SlSeetionSmfllDataLisL（UINT32）&SISectionSmallData[i]）；