摘要：本文在研究中以双解调高清机顶盒为核心，设计双解调高清机顶盒系统框架，提出双解调高清机顶盒实现策略，并对设计后机顶盒系统进行功能测试，保证双解调高清机顶盒的正常运行，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。
关键词：双解调高清机顶盒；软件设计；系统框架；实现策略
随着高清大屏电视机在人们日常生活中的使用，与之配套的高清节目接入方式也多种多样，市场竞争较大。消费者为了获取更多的高清多媒体内容，用已下载好内容在本地视频中播放，还会借助高清机顶盒进行实时接收，还有的可以通过高清网络播放器来点播。但在实际应用中，由于高清机顶盒具有方便、快捷、低成本的优势，备受大部分消费者欢迎，在这样的环境背景下，双解调高清机顶盒的设计与实现策略具有非常重要的现实意义。
一、双解调高清机顶盒系统结构框架
如图1所示，双解调高清机顶盒系统主要包括卫星发行前端系统、机顶盒终端系统以及有线电视前端系统，其中卫星发行前端系统以DVB-S2 标准为主，多媒体内容是通过正版授权，借助加密技术和内容聚合技术，通过QPSK调制方式传送到通信卫星转发器中；在有线电视前端系统运行中，地方广播电视总局遵循DVB-C 标准，接收通信卫星电视节目后，利用QAM调制方式，将本地节目进行融合，以有线电视网络为载体传输到用户电视上；机顶盒终端系统主要是获取卫星转发器通道中的多媒体内容，获取有线电视网络中的电视节目，利用QPSK和QAM的解调方式，解码输出至电视机中。
图1 为双解调高清机顶盒系统结构框架
二、双解调高清机顶盒系统的实现策略
（一）硬件系统设计
在硬件系统设计的过程中，要求双解调高清机顶盒系统必须支持DVB-S2 模式、DVB-C 模式，并在不同模式下呈现不同功能，二者不存在任何干扰。双解调高清机顶盒系统属于一个复杂而庞大的图像处理体系，各个功能模块具备复杂化处理算法，模块间数据交互性强，无论是对数据处理速度还是对数据传输速度都有极高的要求。为了保证机顶盒和用户间的交互性，需要一个简单易行交互界面，选择CPU处理器，借助12C调节芯片进行内部多工复用。CPU处理器内部含有ARM Cortex A9 处理器，具有良好扩展性，可以提供外围接口，在高性能运行的状态下进行编码工作，支持杜比音效输出与外部TS流输入，满足系统实际运行要求。在DVB-S2 调谐器电路设计作用，依托于DVB-S2 模式，收集卫星推送的信息，变频器处理输出后，会形成RF信号传输到调谐器芯片中，在放大、混频输出后，将I/Q信号传输到解调芯片中，利用零中频技术控制中频滤波器的使用，符合对抗干扰要求。本文选择RDA5815 芯片，其输入频率为2000MHz，自动发电控制低于85dB，符合系统功能要求。在硬盘接口设计中，由于 HI3716 芯片无法兼容硬盘接口，设计人员要设计主处理器USB口，拓展硬盘接口，以JM20339接口扩展芯片为主，解决各类硬盘兼容性问题。在硬盘中设置数据接口引擎，依托于USB2.0 协议，分层解析硬盘数据，转化为USB格式传输到主处理器中，并转换成SATA格式，最终编入硬盘中。
（二）软件系统设计
在双解调高清机顶盒系统运行中，考虑到嵌入式系统的运行特征，内部硬件模块只有在软件控制状态下才可以实现数据运算和数据交互。根据硬件系统，将软件系统设计为图2所示，主要包括应用层、中间层、操作系统和驱动层，各层都需要大量的程序和模块进行支撑，保证软件系统的运行。
图2 为双解调高清机顶盒软件系统结构
1.应用层
在应用层中，主要包含EPG、 DRM、游戏、交互界面以及浏览器等方面的应用程序，在实际运行的过程中，无需运用底层操作系统和驱动层资源，仅仅依靠中间层资源就可以实现整个应用层各种应用程序的运行，达到各种功能需求。
2.中间层
在双解调高清机顶盒软件系统设计中，中间层包括中间层API和中间件适配层，在实际运行的过程中，可以支持硬件系统功能模块控制，强化机顶盒应用程序的移植性、专业性和重用性，使用第三方公司提供的专用软件模块，把功能模块转移到软件系统中，实现中间层的运行功能。
3.操作系统和驱动层
操作系统和驱动层在实际运行中，可以为系统外围硬件设备提供主要的驱动力，这里主要包含集成电路总线、异步串行通信口、调谐器额、遥控器以及信道解码模块，其中操作系统负责进程调度、内存调配、异常处理以及中断管理等任务，还可以根据系统运行需求自动提取时钟。一般情况下，操作系统与底层驱动都是主处理器生产商进行提供，属于配套设施，而机顶盒商家主要负责更换模块即可。
（三）信息安全设计
考虑到多媒体内容具有版权保护，在双解调高清机顶盒设计中，设计人员要重视信息安全问题，引入非对称密钥加密技术与信息摘要机密技术，做好程序签名认证，第一时间判断和审核用户身份是否合法，完善范围控制机制，对用户系统操作行为进行实时控制，防止用户使用非法手段，复制和拷贝硬盘多媒体内容，保证信息安全，进而提高双解调高清机顶盒设计的合理性和实用性，强化用户体验，提高机顶盒在市场中的竞争力，促进双解调高清机顶盒的广泛应用。
三、双解调高清机顶盒系统的测试方式
为了保证双解调高清机顶盒功能满足实际运行要求，要对设计后的机顶盒进行功能测试。第一，在信道指标测试中，根据调试器输入频率进行SFU输出频率信号的选择，控制各个频率中输出信号信噪比和输出电平值，利用监视器观察机呈现输出画面。第二，在音频指标测试中，按照相关测试要求，用SFU播放标准视频信号码流，送入被测试机顶盒，然后通过VM700T分析机顶盒输出的各项音视频指标。
结束语：
在当前市场竞争环境下，如何维持客户关注和持续购买这是运营生产商需要考虑的问题。对此，要不断优化和完善双解调高清机顶盒系统框架，更新关键技术，从软件系统和硬件系统入手，实现双解调高清机顶盒的使用，促进双解调高清机顶盒的市场竞争力。
参考文献：
[1]STMicroelectronics. 意法半导体双DVB-S2解调器实现低价高清电视录放同步DVR机顶盒[J].
[2]蒋汉军. 数字电视/流媒体双模机顶盒的设计与实现[D]. 华中科技大学, 2017.
论文作者:李竞竞
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/14
标签：机顶盒论文; 系统论文; 中间层论文; 调谐器论文; 功能论文; 硬件论文; 模块论文; 《科技新时代》2018年6期论文;