分析机顶盒新一代交互式嵌入式机顶盒体系设计大纲

论文导读：07-0150-011引言随着三网融合技术的发展，以及嵌入式Internet技术的日益成熟和普及，芯片硬件成本不断降低，基于嵌入式芯片、专业编解码芯片和通用嵌入式Linux操作系统的这种便于升级和扩展的松散型解决方案应用也日益广泛。事实上，交互式机顶盒已逐步成为家庭的网络控制中心，成为三网融合的一个重要信息终端。2
摘要：本文采用意法半导体推出高集成度的有线互动高清录像机顶盒芯片STiH225，设计了一款嵌入式Linux操作系统的交互式机顶盒，对其硬件平台、软件平台和条件接受系统（CAS）的实现进行了讨论。系统方案对机顶盒在三网融合的应用具有较为重要的参考价值。
关键词：嵌入式 机顶盒 条件接受系统 STiH225
1007-9416（2013）07-0150-01
1 引言
随着三网融合技术的发展，以及嵌入式Internet技术的日益成熟和普及，芯片硬件成本不断降低，基于嵌入式芯片、专业编解码芯片和通用嵌入式Linux操作系统的这种便于升级和扩展的松散型解决方案应用也日益广泛。事实上，交互式机顶盒已逐步成为家庭的网络控制中心，成为三网融合的一个重要信息终端。
2 硬件结构设计
考虑硬件的专用性和平台化，这里选择了意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）推出的高集成度的有线互动高清录像机顶盒芯片STiH225来作为主芯片，再选择Sharp的VA1T1ED6060高频头和ST的STV0370解调器，即可作为交互式有线电视机顶盒的硬件平台（图1）。STiH225芯片内置100Mbit/s宽带上网（内置有线调制解调器）以及复杂数字录像功能。这种硬件平台，再加上嵌入式Linux系统下，就成为了一种功能强摘自：本科毕业论文范文www.7ctime.com
大的典型的网络双向交互式机顶盒，符合嵌入式系统平台化设计趋势，也能满足三网融合的需求。
STiH225在软件功能上兼容Linux，硬件功能上整合了STi7141芯片，并配备了1个以太网物理层接口的STV0130三路输入模拟前端，其还集成双核处理器，以确保机顶盒和宽带上网功能最大化，并能充分发挥互联网协议V6的各项功能。通常基于STiH225，只需增加几个元器件，即可完成一个3路输入机顶盒设计。
高频头用来对同轴电缆的数字电视信号进行调谐，它将接收到的传输信号通过内部增益等电路转换为IF中频信号，然后送到单片全集成数字解调器STV0370，并经过A/D转换、QAM解调等信号处理，分离出包含音视频以及其他数据信息的传输流（TS）。
3 软件系统设计
软件嵌入式Linux系统通用的分层体系架构（图2），从下至上依次分为启动引导层（BSP）、硬件抽象层（HAL）、操作系统内核层、软件抽象层、应用系统层。其中硬件抽象层就是通常所指的设备驱动层，软件抽象层则包括各种接口函数库、中间件软件、虚拟机等，CAS系统的核心库是放在软件抽象层，而EPG显示、电子政务、股票信息等则放在应用层来实现。9600，1位开始位、8位数据位、1位停止位和1位偶校验位。
嵌入式Linux中提供了对ST40内核的支持，只需要做少许修改和设置即可实现对STIH225的支持。但一个重要工作就是要对嵌入式Linux内核进行裁减和优化设计，以适应机顶盒这种家用信息终端的需要。对于暂时不需网络、USB支持的机顶盒，一般只要编译一个能启动init进程的最小内核即可，这个编译后的内核体积大概400KB左右（2.6.2版的内核）。文件系统采用Ramdisk方式，让应用程序全在内存中运行，以加快应用程序的启动过程，提高系统速度性能。另外，需要通过输出重定向或者直接注释输出语句的方式来隐藏开机启动信息，并给出与运营商相对应的启动LOGO。
4 条件接受系统
CAS是用户收看数字电视等加扰保密节目信息的核心，其主要功能是要能提取传输流中与解扰、解密的有关信息，并通过串口与符合ISO7816协议的智能卡进行通讯，以获取密钥进行解密，从而进一步完成对电视节目的解扰。CAS的核心部分是加解密算法，主要是以函数库的形式存在于软件抽象层，并为应用程序提供编程调用接口。一个完整的条件接收系统，主要包括三个部分：智能卡读卡模块、CA解密模块、EPG信息显示模块。智能卡读卡模块的通信接口通常采用ISO7816接口协议，串行通讯方式；CA解密模块是CAS的核心部分，最终目的是对需要付费的加扰电视节目进行解扰；电子节目指南EPG包括节目的分类、节目的预告、内容简介以及节目预定等，提供给用户一个友好的人机操作界面。
5 结语
本文利用高性能嵌入式单芯片设计了一个交互式网络机顶论文导读：孙彤，章明等.基于STi7105高清机顶盒实现视频通话.有线电视技术，2012（2）：32-34.蒿琳，曹宝香，马兆丰等.面向机顶盒的数字版权管理模型.计算机工厂，2012（38）10：253-256.吴云.基于IPANEL3.0高清互动机顶盒测试浅析.中国有线电视，2013（3）：18-20.STiH225-InteractiveHDTVCableSTBProcessorWithIntegratedFront
盒，其基于嵌入式Linux解决方案，可扩展性和升级性好、功能强大，能充分发挥开源系统的优点，为集成更多的应用功能提供了良好的接口。本文的解决方案对希望进行多系列产品的平台化开发，以及三网融合的交互式嵌入式机顶盒设计，具有较重要的参考价值。
参考文献
张慧鹏，孙彤，章明等.基于STi7105高清机顶盒实现视频通话[J].有线电视技术，2012（2）：32-34.
蒿琳，曹宝香，马兆丰等.面向机顶盒的数字版权管理模型[J].计算机工厂，2012（38）10：253-256.
[3]吴云.基于IPANEL

3.0高清互动机顶盒测试浅析[J].中国有线电视，2013（3）：18-20.

[4]STiH225- Interactive HDTV Cable STB Processor With Integrated Front-end [S].ST Microelectronics，Inc.，2011.