基于Hi2011的DVB-C機(jī)頂盒設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

    3.軟件體系設(shè)計(jì)

    DVB-C軟件體系采用分層結(jié)構(gòu),首先對(duì)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行分層,然后進(jìn)行模塊化的層次劃分。

    3.1軟件層次結(jié)構(gòu)

    按照機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)中不同軟件功能和作用,將軟件系統(tǒng)按層次進(jìn)行劃分,可分為操作系統(tǒng)層、驅(qū)動(dòng)層、中間層和應(yīng)用層

    其中操作系統(tǒng)層主要包括操作系統(tǒng)內(nèi)核、硬件平臺(tái)抽象和操作系統(tǒng)抽象；硬件平臺(tái)抽象又叫硬件抽象層,主要是將CPU的相關(guān)操作和功能部分進(jìn)行封裝,以提供給上層調(diào)用,從而避免直接與硬件直接相關(guān)性,同時(shí)為系統(tǒng)軟件的移植、操作系統(tǒng)的更換等帶來(lái)極大的方便；操作系統(tǒng)抽象主要是將與操作系統(tǒng)直接相關(guān)的操作進(jìn)行抽象化、模塊化,以提供給應(yīng)用程序簡(jiǎn)單方便的接口,同時(shí)使軟件系統(tǒng)具有良好的可移植性。

   在硬件平臺(tái)和軟件結(jié)構(gòu)基本構(gòu)建好以后,就選擇適合高效的多任務(wù)系統(tǒng)環(huán)境的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),而μC/OS-II采用基于優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)搶占式調(diào)度策略；內(nèi)核短小,實(shí)時(shí)性好,能進(jìn)行快速的上下文切換(小于5µs),效率高；內(nèi)存要求低鑒于這些特點(diǎn),在本系統(tǒng)中,選擇嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)為μC/OS-II,作為該機(jī)頂盒的操作系統(tǒng),并將其移植于Hi2011系統(tǒng)上,同時(shí)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)抽象層,封裝操作系統(tǒng)與用戶相關(guān)的操作。

    3.2操作系統(tǒng)

    在硬件平臺(tái)和軟件結(jié)構(gòu)基本構(gòu)建好以后，就選擇適合該系統(tǒng)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。在選擇嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（real－timeoperationsystem，RTOS）時(shí)，應(yīng)該具有以下特征的RTOS：基于優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)搶占式調(diào)度策略；內(nèi)核短小，實(shí)時(shí)性好，能進(jìn)行快速的上下文切換（小于5µs），效率高；開(kāi)放源代碼，并且支持一系列的處理器芯片；低的內(nèi)存要求；具有可裁剪、可移植性。

    因?yàn)檫@樣的RTOS是高效率的操作系統(tǒng)，能夠?yàn)镈VB-C提供高效的多任務(wù)環(huán)境，包括任務(wù)調(diào)度管理、時(shí)鐘管理、內(nèi)存管理、中斷處理、通過(guò)信號(hào)量實(shí)現(xiàn)同步和互斥、以及通過(guò)消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)消息通信等等。比如μC/OS-II、μCLinux、Vxworks、OS20等操作系統(tǒng)，都具有上述特征。

    在本系統(tǒng)中，選擇嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)為μC/OS-II，作為該機(jī)頂盒的操作系統(tǒng)，并將其移植于Hi2011系統(tǒng)上，同時(shí)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)抽象層，封裝操作系統(tǒng)與用戶相關(guān)的操作。

    3.3軟件模塊和任務(wù)的劃分

    根據(jù)DVB-C硬件模塊的一致性可知,其軟件模塊主要包括初始化啟動(dòng)模塊、端口處理模塊、解復(fù)用模塊、解擾模塊、節(jié)目存貯模塊、Flash模塊、音視頻操作模塊、用戶界面控制模塊、頻道轉(zhuǎn)換控制、系統(tǒng)升級(jí)模塊、EPG模塊、中文字體模塊和SDRAM模塊等。

    依據(jù)DVB-C要實(shí)現(xiàn)的功能和模塊劃分,將系統(tǒng)的任務(wù)劃分為10個(gè)主要的任務(wù),并為每個(gè)任務(wù)分配不同的優(yōu)先級(jí)。每個(gè)任務(wù)都完成相應(yīng)的功能,并將任務(wù)的調(diào)度交于操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。其中系統(tǒng)的初始化啟動(dòng)模塊和設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊在主函數(shù)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其對(duì)應(yīng)的功能。具體劃分如下：Task2完成處理遠(yuǎn)程電源管理、清屏、主菜單鍵和傳遞按鍵給鍵值處理模塊等功能；Task3完成系統(tǒng)的音視頻處理；Task4完成頻道更新；Task5處理頻道節(jié)目的編輯和刷新等；Task6調(diào)度開(kāi)機(jī)LoGo；Task7處理機(jī)頂盒各種顯示任務(wù)；Task8調(diào)度游戲和日歷等；Task9處理各種表單,如節(jié)目單和解復(fù)用單等；Task10處理處理OSD和PMT。而Task1啟動(dòng)其他任務(wù)和開(kāi)機(jī)Logo。

    3.4數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

    基于DVB－C的數(shù)字機(jī)頂盒的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，主要構(gòu)建本地臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理兩個(gè)方面。其中本地臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)包括：節(jié)目表ProgramList、附加節(jié)目表TransponderList和節(jié)目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，ProgramList和TransponderList的構(gòu)建在搜臺(tái)時(shí)完成，當(dāng)用戶作頻道管理時(shí)，需要作相應(yīng)的更新并寫(xiě)Flash即可。

   數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要是為管理和訪問(wèn)各數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理分為頻點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理、節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)管理和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理三個(gè)方面。頻點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要是完成對(duì)頻點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理，包括頻點(diǎn)信息單元和數(shù)據(jù)塊頭、鏈表兩個(gè)方面。節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要管理節(jié)目信息單元和數(shù)據(jù)塊頭、鏈表，由于節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量十分龐大，因此，在定義節(jié)目數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)時(shí)，不能將節(jié)目信息置于一個(gè)結(jié)構(gòu)中，以免超出編譯器的64KB的界線。

    3.5搜臺(tái)模塊

    搜臺(tái)十分重要,不僅要找出頻道列表,還要解析出一定程度的各頻道的相關(guān)信息。搜臺(tái)算法分為手動(dòng)搜臺(tái)和自動(dòng)搜臺(tái)算法。因?yàn)樽詣?dòng)搜臺(tái)是通過(guò)手動(dòng)搜臺(tái)對(duì)頻率的for循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,所以研究手動(dòng)搜臺(tái)。在搜臺(tái)之前,首先搜索各種節(jié)目信息表,因此搜索各種表時(shí)的順序十分重要,這將影響到搜索節(jié)目的時(shí)間和效率。在搜臺(tái)時(shí),有以下幾種搜索表：PAT：提供PMT的pid,所以要先于PMT的搜索；PMT：提供每個(gè)節(jié)目(service_id)的包括音視頻pid等信息；SDT：提供節(jié)目的屬性信息,包括節(jié)目名字、節(jié)目運(yùn)行狀態(tài)等屬性,在PAT之后搜索；NIT：提供網(wǎng)絡(luò)的信息,包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)名稱,保存在頻點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中；NIT還提供此網(wǎng)絡(luò)下其他頻點(diǎn)的參數(shù)信息,根據(jù)這個(gè)可以增加頻點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

    采用搜索算法思想為：首先調(diào)用驅(qū)動(dòng)層封裝好的相應(yīng)API,設(shè)定Tuner頻點(diǎn)、符號(hào)率等參數(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)更新的方式?jīng)Q定是否要清除ProgramList和TransponderList,然后搜索解析PAT表,PAT表解析完后對(duì)Program逐個(gè)解析PMT表和SDT表,所有的Program都完成后,解析NIT表獲得網(wǎng)絡(luò)信息,更新TransponderList,最后成功返回。

    3.6系統(tǒng)主函數(shù)實(shí)現(xiàn)

    μC/OS-II操作系統(tǒng)是使用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言編寫(xiě)的，因此，整個(gè)系統(tǒng)軟件中，又且僅有一個(gè)main()函數(shù)。在本系統(tǒng)中，也只有一個(gè)main()函數(shù)。在實(shí)現(xiàn)main()時(shí)，必須考慮系統(tǒng)的效率。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了Task1來(lái)開(kāi)啟其他任務(wù)的方式，來(lái)減少主函數(shù)的代碼，提高主函數(shù)的運(yùn)行效率。其代碼如下：

    main()

    {…

    OSInit();//操作系統(tǒng)初始化

    sys_init();//系統(tǒng)初始化

    System_mail_Set=OSMboxCreate(0);//系統(tǒng)消息初始化

    sysflag=OSFlagCreate(0x81,&err_main);//系統(tǒng)標(biāo)志初始化

    OSTaskCreate(task1,(void*)&Task1_Stk[TASK1_STK_SIZE-1],TASK1_PRIO);//任務(wù)調(diào)度開(kāi)始

    OSStart();//操作系統(tǒng)開(kāi)始

    …}