（通信与信息系统专业论文）基于sti7109的iptv机顶盒播放器的设计与实现.pdf

_ 1 d 北京邮电大学硕士学位论文 基于s 砸7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位 本人签名 处，本人承担一切相关责任。 日期： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可 以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、 汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注 释：本学位论 本人签名 导师签名 本授权书。 日期： 日期： 口幻i | s 北京邮电火学硕一l ：学位论文 基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 i i 纛f；杉 rtll 北京邮电人学硕士学位论文基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 摘要 近年来，随着互联网、通信以及广播电视技术在国内的快速发展， i p t v 作为三网融合的产物，已经显示出了蓬勃的发展前景，成为业界关 注的热点。 作为炙手可热的宽带业务，i p t v 基于宽带网络开展以媒体为主的服 务，真正实现媒体提供者和媒体消费者的有效互动，根据用户的选择来 配置多种多媒体服务功能，提供数字电视节目、可视i p 电话、d v d v c d 播放、互联网浏览、收发电子邮件等业务。i p t v 机顶盒作为向用户呈现 各种业务的主要载体，随着i p t v 业务在全国的开展，市场需求潜力巨大。 而i p t v 机顶盒播放器是i p t v 机顶盒的核心功能模块。本文正是基于技 术的发展趋势和i p t v 机顶盒强大的市场潜力，对i p t v 机顶盒播放器进 行了设计和实现工作。 本文完成了一款基于多媒体处理芯片s t i 7 1 0 9 的播放器的设计与实 现的工作，并对其做了认真测试。硬件平台采用了意法半导体的高清解 码芯片s t i 7 1 0 9 ，操作系统选用嵌入式l i n u x 操作系统s t l i n u x 2 2 。s t 应用程序接口s t a p i 负责底层硬件视音频解码和显示的驱动，并向上层 软件提供良好的编程接口。i p t v 机项盒播放器上层软件的开发正是基于 s t a p i 进行的。根据主要功能模块的划分，播放器软件主要分为本地文 件解封装模块、r t s p 会话模块、媒体会话模块和解码显示模块，完成本 地文件的解封装、数据的接收、视音频的解码和视频显示等功能。 论文最后搭建了开发测试环境，并对播放器进行了测试。测试结果 显示播放器能够完成视频点播的基本功能，包括对本地m p 4 文件的解码 播放和流媒体服务器上文件的接收和解码播放，可以进行m p e g 2 、h 2 6 4 等高清和标清解码，并支持多种音频格式播放。由于该机顶盒样机采用 目前市场上机顶盒芯片占有率非常高的s t 公司的机顶盒解决方案，功能 强大，价格低廉，并且基于s t a p i 开发软件，有很强的可移植性和扩展 性，因此具有较大的研究价值和实用意义。 关键词：i p t v ；机顶盒；播放器；s t a p i ；m p 4 i i i 北京邮电大学硕：l ：学位论文 基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 i v 易f：一 参t0ll；i i 一 北京邮电大学硕上学位论文 基于s n 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fi p t vs e t _ t o pb o x e s p l a y e rb a s e do ns t l 710 9 a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g yo fi n t e r n e t ，c o m m u n i c a t i o n s a n dr a d i oa n dt e l e v i s i o ni nc h i n ar e c e n ty e a r s ，i p a sap r o d u c to ft r i p l e p l a y , h a ss h o w np r o m i s i n gd e v e l o p m e n t si nt h ef u t u r ea n db e c o m et h ef o c u s o f i n d u s t r y a sah o tb r o a d b a n ds e r v i c e i p t vp r o v i d e sm e d i a o r i e n t e ds e r v i c eb a s e d o nb r o a d b a n dn e t w o r k i p t vt r u l yr e a l i z e se f f e c t i v ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h e m e d i ap r o v i d e r sa n dm e d i ac o n s u m e r s ，p r o v i d i n gu s e r st h ea b i l i t yt o c o n f i g u r eav a r i e t yo fm u l t i m e d i as e r v i c e sc a p a b i l i t i e sa c c o r d i n gt ot h eu s e r s c h o i c e ，i n c l u d i n gd i g i t a lt e l e v i s i o np r o g r a m m e s ，v i s u a l i z a t i o n i pp h o n e s ， d v d v c d p l a y b a c k ，i n t e m e tb r o w s i n g ，s e n d i n ga n dr e c e i v i n g e - m a i l i p t v s e t t o pb o x e s ，a sm a j o rc a r d e r st op r e s e n tav a r i e t yo f b u s i n e s st ou s e r ，h a sa h u g ep o t e n t i a lm a r k e td e m a n dw i t ht h ei p t vb u s i n e s si nt h ec o u n t r yt ob e c a r d e do u ts u c c e s s f u l l y i p t vs e t t o pb o xv i d e op l a y e ri st h ec o r ef u n c t i o n m o d u l eo fi p t vs e t t o pb o x ，d e t e r m i n i n gt h ep e r f o r m a n c eo fs e t t o pb o x b e c a u s eo ft h et e c h n o l o g yt r e n d sa n ds t r o n gm a r k e tp o t e n t i a lf o ri p t vs e t - t o p b o x e s ，t h i sa r t i c l eh a sd o n es o m ew o r kf o rt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f i p t vs e t - t o pb o xv i d e op l a y e r a ni p t vs e t - t o pb o xv i d e o p l a y e rb a s e do nam u l t i m e d i ap r o c e s s o rc h i p s t i 710 9i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e di nt h ep a p e r s t m i c r o e l e c t r o n i c sh d d e c o d e rc h i ps t i 710 9i st h ec o r eo f h a r d w a r ep l a t f o r m ，w i t ha ne m b e d d e d l i n u x o p e r a t i n g s y s t e m s t l i n u x 2 2 s t a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n g i n t e r f a c e s t a p id r i v e st h eu n d e r l y i n gh a r d w a r e v i d e oa n da u d i od e c o d e ra n d d i s p l a yd e v i c e s ，a n dp r o v i d e st h eu p p e rs o f t w a r ee a s yp r o g r a m m i n g i n t e r f a c e u p p e rs o f t w a r ed e v e l o p m e n to fi p t vs e t - t o pp l a y e ri s b a s e do ns t a p i a c c o r d i n gt ot h ed i v i s i o no ft h em a i nf u n c t i o n a lm o d u l e s ，t h ev i d e op l a y e r l 北京邮i 乜人学硕一l 学位论文 基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 s o f t w a r ec a nb ed i v i d e di n t oal o c a lf i l ed e c a p s u l a t i o nm o d u l e ，r t s ps e s s i o n m o d u l e ，t h em e d i as e s s i o nm o d u l ea n dd e c o d i n gm o d u l e ，w h i c hp e r f o r mt h e f u n c t i o no f d e m u x i n gl o c a lf i l e ，d a t ar e c e p t i o n ，d e c o d i n gv i d e oa n da u d i oa n d v i d e od i s p l a y i nt h ee n d ，t h ep a p e rs e t su pad e v e l o p m e n ta n dt e s te n v i r o n m e n t ，a n dt h e v i d e op l a y e ri st e s t e d t e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h ep l a y e ri sa b l et op e r f o r mt h e b a s i cf u n c t i o n so fv i d e oo nd e m a n d ，i n c l u d i n gd e m u x i n g ，d e c o d i n ga n dl o c a l m p 4f i l e sp l a y b a c k m p e g 2 ，h 2 6 4a n dv c 一1h da n ds dd e c o d i n ga n d p l a y b a c ka r es u p p o r t e d ，s oa r eav a r i e t yo fa u d i of o r m a t s s i n c et h ei p t v s e t t o pb o xv i d e op l a y e ri sb a s e do nt h ep o w e r f u l ，i n e x p e n s i v es e t - t o pb o x s o l u t i o n so fs t m i c r o e l e c t r o n i c s ，w h i c hi sc u r r e n t l yo c c u p i n gl a r g em a r k e t s h a r e ，a n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n ti sb a s e do ns t a p i ，t h i sp r o je c th a sas t r o n g p o r t a b i l i t ya n ds c a l a b i l i t y t h e r e f o r et h ep r o j e c tw h i c ht h i sp a p e rf i n i s h e dh a s ah i g hr e s e a r c hv a l u ea n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ef o rt h em a r k e t k e y w o r d s ：i p t v ；s e t t o pb o x ；p l a y e r ；s t a p i ；m p 4 i i e r p 一 北京邮电大学硕士学位论文基于s 啊7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 目录 第一章绪论1 1 1课题背景1 1 2 i p t v 概述3 1 2 1 i p t v 定义3 1 2 2i p t v 系统结构模型。3 1 3i p t v 机项盒播放器概述5 1 4 论文结构安排7 第二章i p t v 机顶盒播放器关键技术9 2 1 视音频编码技术9 2 2流媒体协议1 1 2 2 1r t p r t c p 协议1 l 2 2 2 r t s p s d p 协议- l2 2 3中间件技术1 3 2 4多媒体封装格式1 4 2 4 1 a v i 封装1 4 2 4 2 t s 封装15 2 4 3m k v 封装1 6 2 4 4 m p e g 4 封装17 第三章i p t v 机顶盒播放器软件的设计18 3 1系统设计目标和方案：1 8 3 1 1系统设计目标1 8 3 1 2系统设计方案18 3 2 硬件平台一l9 3 3底层软件解决方案：2 0 3 3 1嵌入式操作系统s t l i n u x 2 0 3 3 2 s t 应用程序接口s t a p i 2 2 3 4上层应用软件设计一2 5 第四章i p t v 机顶盒播放器软件的实现2 8 4 1文件解封装模块2 8 4 1 1 m p 4 封装格式2 8 4 1 2 m p 4 文件的解封装3 0 4 2r t s p 会话模块3 3 4 2 1r t s p 会话流程3 3 北京邮电人学硕士学位论兰 苎士! ! ! ! ! ! ! 竺! ! ! ! 塑! 堡垒塑竺竖塑丝笪兰壅堡 _ _ - _ ，_ _ _ _ _ - - _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ i _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一一 4 2 2r t s p 软件实现3 4 4 3媒体会话模块3 5 4 3 1媒体会话模块软件结构3 5 4 3 2媒体会话软件实现3 5 4 4解码显示模块3 8 4 4 1组装解码任务3 8 4 4 2视音频解码4 0 4 4 3视频显示4 1 4 5视音频同步4 5 4 6 使用m a k e f i l e 4 7 第五章开发测试环境搭建和系统测试5 0 5 1n f s 开发环境搭建5 0 5 1 1n f s 安装和配置5 1 5 1 2n f s 客户端配置5 2 5 1 3配置串口5 3 5 2播放器测试5 4 5 2 1本地文件播放测试5 4 5 2 2流媒体播放测试5 6 第六章总结与展望5 9 6 1 总结5 9 6 2研究展望6 0 参考文献6 1 致谢6 3 攻读学位期间发表的学术论文6 4 北京邮电大学硕士学位论文基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 1 1 课题背景 第一章绪论 i p t v 作为宽带网络环境下最有市场潜力的多媒体业务，引发了相关产业各方面 的关注。虽然受到金融危机的影响，但2 0 0 8 年全球i p t v 用户仍呈大幅态势，表明 i p t v 商业价值前景可期，大规模运营i p t v 业务或将成为趋势。截至2 0 0 8 年底，全 球i p t v 用户总数达到了2 1 7 0 万，比2 0 0 7 年底增长了6 3 。在全球m t v 发展加速 的大背景下，中国作为i p t v 发展潜力最大的市场吸引了众多的目光。全球著名咨询 顾问机构i d c 预计，随着对i p t v 市场政策环境的逐渐宽松，口t v 商业模式的深入 探索和技术标准的逐步完善，预计到2 0 1 0 年中国i p t v 用户有望超过1 0 0 0 万，2 0 1 0 年这一数字将达到1 4 5 0 万。在技术方面，电信运营商持续加大对i p t v 等创新性业 务的投入，在新建网络中优先使用光纤接入，并对铜缆接入网进行光纤化改造，提高 “最后一公里”的接入速率。这些技术上的措施都有助于m t v 未来的发展。 所谓的口t v 是指交互式网络电视，是一种使用宽带i p 网向用户提供影视节目在 线观看的崭新业务。i p t v 与传统的有线电视相比有着根本性的改变，它的接收终端 不再仅局限于电视，而可以是任何连接到i p t v 机顶盒的显示终端或是具有口t v 机 项盒模块的数字电视。i p t v 也不同于目前正在流行的数字电视。这是因为数字电视 依然具有传统的广播电视频分制、定时和单向广播等特点，而且数字电视相对于模拟 电视的改变本质上也仅仅只是信号形式的改变，并没有触及媒体内容的传播方式。此 外，i p t v 也不同于数据广播，数据广播是通过设置定的可供用户挑选的菜单来实 现用户与媒体中心的互动，但不能实现真正意义上的多种交互式服务。真正的口t v 是利用宽带网络和有线电视网的基础设施，以连接到口t v 机顶盒的显示终端或具有 i p t v 机顶盒模块的数字电视作为主要终端，通过互联网络协议来提供包括电视节目 在内的多种数字媒体服务，真正实现媒体提供者和媒体消费者的有效互动，如根据用 户的选择来配置多种多媒体服务功能，提供数字电视节目、可视i p 电话、d v d v c d 播放、互联网浏览、收发电子邮件等业务，使消费者获得更好的集信息、娱乐、学习、 购物于一体的网络享受。 为了更好的促进口t v 的发展，并满足全球r r u t ( 国际电信联盟电信标准部) 成员对邛t v 国际标准的需求，i t u - t 于2 0 0 6 年4 月成立了p t v 焦点组( f o c u sg r o u p o n 口t v ，f g 口t v ) 。i p t 、厂焦点组的职责是协调和促进全球各标准化组织、论坛、 北京邮电人学硕士学位论文 基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播欣器的设计与实现 协会以及i t u t 相关研究组的i p t v 标准化活动。我国是i p t v 标准化工作的积极推 动者之一，信息产业部和中国通信标准化协会一直在致力于i p t v 的标准化工作。其 中，中国通信标准化协会i p 与多媒体工作委员会于2 0 0 5 年8 月就成立了i p t v 特别 工作组，专门针对i p t v 标准进行研究和制定工作，并负责将研究成果提交给i t u t 。 在已经进行的i p t v 焦点组会议上，我国提交的文稿数目居各国之首，采纳率和重要 性也有明显提高。目前工业和信息化部已经发布了( ( i p t v 机顶盒技术要求、i p t v 业务需求、( ( i p t v 对接入网的技术要求、( ( i p t v 内容运营平台与业务运营平台接 口技术要求、( ( i p t v 业务系统总体技术要求、机顶盒与i p t v 业务平台接口技术 要求等我国自己制定的标准，中国已经成为推动i t u - ti p t v 标准化工作的重要力 量。 在i p t v 运营方面，美国的运营商表现十分积极。自从1 9 9 6 年美国新电信法颁布， 打破电信业和有线电视业的行业禁入限制后，各大电信运营商纷纷涉足i p t v 业务， 与传统的电视运营商展开激烈的竞争，同时也大大的促进了i p t v 业务的发展。在欧 洲，各类的运营商也是对i p t v 展现了巨大的热情，大力发展i p t v ，纷纷建立试验 网或进行商业实验。在我国，自从2 0 0 3 年9 月上海文广传媒集团的“东方宽频”推出 网络电视业务开始，已经有很多公司尝试运营i p t v 。2 0 0 5 年5 月，广电总局将中国 第一张i p t v 牌照发放给了上海文广集团。中国电信等固网运营商也早已经开始了基 于i p t v 的项目试点，并召集软件平台厂商、i p 机顶盒厂商和s p 、c p 等内容提供商 探讨进军i p t v 领域的可操作性。根据世界著名市场分析机构s t r a t e g ya n a l y t i c s 对全 球i p t v 市场的分析和预测，2 0 0 6 年全球i p t v 的用户在8 0 0 万左右，而到2 0 0 8 年 这一数字达到2 0 0 0 万以上，在中国，根据赛迪顾问给出的统计和预测，2 0 0 6 年的用 户数为1 2 0 万左右，2 0 0 8 年则达到近8 0 0 万，并且预测2 0 0 9 年用户数将达到1 4 0 0 万的规模。可以看出，i p t v 的发展前景是十分的广阔的。 随着i p t v 的兴起，也带动了与i p t v 相关的终端设备市场的活跃，各类的电信 设备制造商纷纷投入机顶盒的研发生产，而原有的数字电视机顶盒厂商也不甘落后， 纷纷投入i p t v 机顶盒的研制和开发。早期的机顶盒一般只提供音视频服务，而i p t v 业务的最终目标是实现视频、语音和数据的融合，以及与用户的完全交互，这就要求 i p t v 机顶盒具有支持接收网络直播电视节目，进行视频点播、时移点播等基本业务 功能，同时还要具有互联网浏览和信息服务、电子节目指南( e p g ) 和节目检索以及 互动游戏和软件在线升级等扩展功能。i p t v 终端有3 种基本类型，分别是多媒体计 算机、智能手机和机顶盒加电视机。作为普及面最广的接收终端电视机，为它制作机 顶盒就成为开展口t v 业务的关键。由此不难看出，由于口t v 的巨大市场潜力，作 为实现i p t v 业务终端的机顶盒必然是当前的研究热点之一，而机顶盒播放器作为机 顶盒的核心功能模块更是研究的热点，本文的研究内容就是在这样的背景下产生的。 北京邮电大学硕士学位论文基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 1 2i p t v 概述 1 2 1i p t v 定义 根据r r u t 的定义，i p t v 是在i p 网络上传送包含电视、视频、文本、图形和数 据等，提供q o s q o e 、安全、交互性和可靠性的可管理的多媒体业务。它是利用宽 带网基础设施，以多媒体计算机或是网络机顶盒加上电视机作为主要终端设备，集互 联网、多媒体、通信等多种技术于一体，通过互联网络协议( i p ) 向家庭用户提供包括 数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的崭新技术【l 】。i p t v 不但能接收广播信号， 还能实现用户与内容提供者的互动。由于使用的是t c p i p 协议i p t v 还可以非常容 易地将电视服务和互联网浏览、电子邮件收发以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及 商务功能结合在一起。 目前，i p t v 所提供的业务服务大致可以分为两类：基本业务和增值业务。基本 业务主要包括提供类似于传统的电视广播服务的直播类业务、提供用户实现对视音频 节目按需点播的点播类业务和时移电视业务，即用户不会像观看传统电视，一旦错过 固定时间播放的节目，就无法再次看到该节目，而通过时移电视，用户可以任意对正 在播放的节目进行暂停、倒退和快进，不再受电视台播放时间的限制。还包括p v r ， 即个人录像，是指用户或运营商在直播节目播放时选择需要的内容存储起来，以提供 时移或是其他个人播放。它包括n p v r 和c p v r 两种形式。增值业务则包括可视电话， 游戏、视频会议、即时通信服务、远程教育、电视购物、卡拉o k 、v o i p 业务、证 券业务、竞猜业务、广告业务和其它业务等。 1 2 2i p t v 系统结构模型 国际电联i p t v 焦点组在给出了l p t v 系统的模型【2 】【3 】，基本结构如图1 1 所示。 r ，回_ j露 一 j 霉 “ l 肖习萋霞移_ 霉 纛承终缓! ，：j ，。霪 图1 - 1 u 口1 r v 系统基本结构 在该模型中，系统涉及四个部分： 北京邮电大学硕：l ：学位论文基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机项盒播放器的设计与实现 内容提供商( c o n t e n tp r o v i d e r ) ：主要是内容的拥有实体； 业务提供商( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：主要是提供i p t v 服务的实体； 网络提供商( n e t w o r kp r o v i d e r ) ：主要是为服务提供者和用户之间的通信提供 连接平台； 消费者( c u s t o m e r ) ：主要是付费使用i p t v 服务的实体； i p t v 系统功能涉及8 个功能集，其中由内容运营、门户导航、业务管理、媒体交 付、安全管理和客户端7 个功能集组成i p t v 端到端业务系统；运营支撑功能集是与 i p t v 业务开展相关的通用外部系统。i p t v 业务功能模型结构中【4 j 描述如下( 图1 - 2 ) 。 图l - 2i p t v 系统结构 下面对各部分作简要说明： 内容运营功能集：为i p t v 业务提供电视节目源，包括内容获取、内容安全、内容 编码转码、内容编辑、运营维护和内容管理等功能。 网络管理功能集：负责对i p t v 业务系统的各个组成部分进行监测和管理，提供有 效的业务质量监测手段、故障检测和定位手段，保障i p t v 业务的顺利运行。包括网 络管理功能和系统设备的监控、管理和配置功能和终端的管理功能 业务管理功能集：负责i p t v 业务系统中与业务密切相关的管理工作，包括策略管 理、用户管理、业务定制、内容服务引擎、用户认证、s p 管理和计费等功能模块。 4 北京邮电大学硕士学位论文基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机项盒播放器的设计与实现 安全管理功能集：负责整个业务系统的安全工作，包括内容安全、设备认证和内 容监控三个功能模块。 门户导航功能集：为用户提供访问业务的界面，包括统一界面、业务导航和界面 导航( e p g ) 等功能模块。 媒体交互功能集：负责内容从节目源到客户端的传送，包括分发传送、存储、调 度控制和流服务等功能模块。 客户端功能集：完成q i p t v 业务特定的用户信息管理、s p 管理、结算以及客户服 务等功能。 1 3i p t v 机顶盒播放器概述 i p t v 机顶盒，是一种专用的用户终端设备，放在用户家庭，通过a d s lm o d e m 或 以太网交换机与d s l a m 设备连接，充当电视机和宽带网络之间的接口。 i p t v 机顶盒的基本功能是接收数字电视节目，还包括以下功能p 儿o j ： 1 电子节目指南( e p g ) ：e p g 可为用户提供一种节目友好、易于操作、可以快 速访问节目的方式。用户可以通过e p g 功能看到所有频道上近期将播放的电视节目以 及可供用户点播选择的节目内容索引，主动检索点播。 2 交互式应用：为用户提供视频点播、组播和互动游戏。通过交互功能的应用， 人们在点播时可以像操作家用d v d 一样进行快速、快退、暂停；在组播时可以快速 切换电视频道。通过交互功能的应用，人们还可以进行互动游戏。 3 软件在线升级：利用机顶盒中间件插件可以提供机顶盒能力探测，在线安装 和更新机顶盒应用软件。机项盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件， 并对保存在存储器中的软件进行更新。 4 互联网浏览和电子邮件：用户可以通过机顶盒内置的i n t e i n e t 浏览器上网，发 送电子邮件。 机顶盒的大部分重要功能如接收数据、解码播放等都是通过其核心功能模块播 放器实现的。口t v 机顶盒播放器的硬件平台主要有以下几种方案【j 7 】： 1 基于专用芯片组( s o c + a s i c 编解码芯片) 视频图像处理芯片除了处理器以为，在芯片内还集成了一些其他的i p ( i n t e l l i g e n t p r o p e r t y ) 模块，如果v i d e oi n 、v i d e oo u t 、a u d i oi n 、a u d i oo u t 等，有的还有图像压 缩硬件加速模块等。从本质上讲，专用视频压缩芯片和通用视频处理芯片都属于s o c ( s y s t e mo nc h i p ) ，差异是前者带有固定的压缩模块、固定的处理方式和固定的微码， 后者需要监控产品开发商开发视频压缩算法程序。传统的基于a s i c s o c 的机顶盒产 品的基本结构中，由于全硬件芯片的实现方案使得运营商无法实现软件有效升级，另 北京邮电人学硕j 二学位论义摹于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机项盒播放器的设计与实现 外其网络适应性也有较大问题。 2 基于x 8 6 平台 对比基于r i s c 架构c p u 的嵌入式系统，基于x 8 6 架构c p u 的嵌入式系统有如 下优势：一是它可以对不同格式的文件进行编解码，如m p e g 2 、m p e g 4 、w m a 等， 这样用该嵌入式平台做成的多媒体视音频设备可以处理各种各样的片源。而每一种 r i s c 架构的嵌入式c p u ，只能针对一种格式进行编解码，这就给相关应用带来麻烦。 例如，采用一个r i s c 架构c p u 做成的机顶盒只能看一种格式的片源，要想包容所 有的片源就要用多个r i s c 的c p u ，这就增加了系统的成本；二是x 8 6 架构的c p u 有较齐全的应用软件，维护成本低；三是基于x 8 6 架构的嵌入式系统可以轻松与p c 资源共享。 3 基于多媒体处理器技术 基于x 8 6 平台的方式在使用时要占据c p u 的绝大部分处理能力。应此，在有些 应用中不适合采用这种方式。于是出现了基于多媒体处理器技术的独立型的机顶盒。 目前在这种系统中，常见的媒体处理器主要有：p h i l i p 公司t r i m e d i a 系列、美国e s s 。公司的l v p 、c h r o m a t i c 公司的m p a c t 、l u c e n t 公司的a v 4 4 0 0 等。此外，还有a d i 公司的a d s p 2 1 0 6 x 器件、t i 公司的c 6 x 、c s x 多媒体d s p 芯片。这种芯片高速的 运算能力完全可以实现适合不同协议的通信终端。采用这些芯片可以很方便地实现 m p e g 视频和音频处理、h 2 6 4 视频处理以及d v d 、机顶盒、数字电视等。但是这 个芯片对硬件系统的要求颇高，成本相当昂贵。 i p t v 机项盒播放器作为客户端产品，除了具有良好的硬件平台外还需要软件系 统的配合才能够实现i p t v 业务功能。 i p t v 机项盒的软件系统包括应用、中间件或内置服务程序、操作系统和驱动程 序。其中，中间件和内置服务程序是两种不同的软件架构形式。p t v 机顶盒软件系 统结构【8 】如图1 3 所示。 应用 中阐件内後服务毂净 o s 操作系统 ；，：移。毙i 、7 家二i o 骣幼程序：誓缮7 鬻i 孑霹 惫一；髓磁i 。溉z 蟮一缸毫轨| 瓿备瓿巍砒缸辑；1 2 0 a 缀 拭一j z 如够蕊藏i t 缸。如赢。锄一。斛l 二* 如蔬锟? 氍鬣端翕 图1 - 3i p t 、厂机顶盒软件系统结构 驱动程序直接面对各类硬件，负责硬件的启动和正常运行，并向上对操作系统提 供接口；操作系统向下通过驱动程序管理硬件设备，根据完成任务的需要管理和调配 硬件资源，并向上提供了软件开发的接口；中间件是为了向上层应用提供统一的编程 6 北京邮电大学硕士学位论文 基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 接口而产生的，本身独立于操作系统和硬件平台，具有可移植，可靠性，跨平台等特 点；上层应用程序直接面对用户，在机顶盒系统中，上层应用一般包括视频音频播 放，网页浏览，e p g 菜单等功能。 目前，i p t v 机顶盒的操作系统主要分为嵌入式w i n c e 和嵌入式l i n u x 两类。 w i n c e 最大特点是其a p i 与w i n 3 2 兼容，利于使用w i n d o w s 环境开发w i n c e 应用， 许多现成的w i n d o w s 组件稍加改造就能应用于终端上的网络管理以及视频流控制等， 这可以使得开发i p t v 机顶盒的周期更短。嵌入式l i n u x 的特点是操作系统稳定，内 核精悍，运行所需资源少，支持的硬件较多；另外，l i n u x 源代码公开，可以得到大 量免费的驱动程序和应用程序的代码。因此嵌入式l i n u x 系统的性价比较高。 不同的机顶盒生产厂家对d t v 机顶盒软件的设计理念不尽相同。在实现p t v 业务的设计中有采用基于业务平台和机顶盒之间定义的业务流程开发软件的，也有利 用位于底层系统资源和业务应用之间的通用服务软件或中间件的。但总的趋势还是采 用业务应用软件与底层硬件和操作系统软件相隔离的方式，采用中间件的方式不失为 一个很好的选择。中间件将机顶盒中的应用程序与底层系统部件相分离，使应用程序 的开发与硬件平台无关。它可以提供一系列具有开放标准的应用编程接口( a p l ) ，适 用于不同的操作系统和硬件环境。利用中间件技术可以降低应用程序的开发难度，提 高研发效率。 i p t v 机顶盒播放器运行于嵌入式终端设备p t v 机顶盒上，完成与e p g 的接口 交互，取得节目信息、频道列表等，并将用户的遥控输入转化为实际的协议交互命令， 完成与c d n ( c o n t e n td e l i v e r y n e t w o r k ，内容分发网络) 的交互，并将c d n 下发的 媒体数据解码回放出来，同时给出用户业务的相关信息。机顶盒的播放效果是通过一 个设计良好的流媒体播放器来实现的。i p t v 机顶盒的播放器是最直接的播放网络流 式媒体数据进行实时通信，能够播放或丢失采用流式传输技术的网络多媒体数据，终 端用户只需经过几秒或数十秒的启动延时而不必等到整个文件全部下载完毕即可实 时观看。除了播放网络传来的流式媒体数据，i p t v 播放器还需要解封装并播放本地 媒体文件的能力，最好要支持外接存储中媒体文件的播放。 1 4 论文结构安排 针对课题的内容，本文的主要工作是在s t i 7 1 0 9 硬件平台之上，基于s t l i n u x 2 2 操作系统和s t a p i ( s t 应用程序接口) 编写完成i p t v 机顶盒播放器软件系统，并设 计和搭建测试系统，对所完成的机顶盒播放器进行功能测试。具体工作有以下几个方 面： 1 ) i p l v 技术的调研。主要是通过阅读i p t v 的相关资料，了解i p t v 系统的结 7 北京邮电大学硕士学位论文 基于s t i 7 1 0 9 的i p t v 机顶盒播放器的设计与实现 构与原理以及i p t v 机顶盒及播放器的角色和功能。 2 ) 熟悉s t i 7 1 0 9 硬件平台，查阅硬件平台相关的资料；阅读s t a p i 的比较完备 的开发和使用文档，研究s t a p i 各个模块，主要研究了解码显示相关的模块， 确定上层软件如和调用s t a p i ，为上层软件的设计和实现打下基础。研究了 h 2 6 4 等视音频编码标准。充分研究了m p 4 封装格式，设计本地m p 4 文件解 封装软件的实现流程。在整个设计过程中，充分考虑了i p t v 机顶盒播放器软 件系统的功能要求和软件开发中对扩展性的要求，并在整个设计过程中保留 有完整的程序设计文档和模块功能定义文档，为后续开发者对于软件结构的 理解，扩展功能的开发提供了比较详细的资料。 3 ) 实现i p t v 机顶盒播放器软件系统。主要是编写代码封装s t a p i 以便为上层 软件提供更方便的调用。移植m p 4 v 2 开源库，并在其基础上做二次开发，完 成对m p 4 文件的解封装，调用s t a p i 对其中的视音频流进行解码播放。 4 ) 搭建了嵌入式开发环境和口t v 机项盒播放器系统的测试环境，并对机顶盒播 放器的各项功能进行了测试和结果分析。 论文的结构和安排如下： 第一章主要针对课题的背景、i p t v 的概念以及i p t v 机顶盒播放器系统进行了描 述。 第二章介绍了i p t v 机项盒播放器关键技术，并对文件封装格式做了简单的介绍。 第三章详细介绍了本项目中选用的i p t