（计算机应用技术专业论文）数字电视嵌入式浏览器的研究与实现.pdf

摘要 摘要 随着有线电视数字化推广工作的展开和数字电视技术的发展，嵌入式浏览器 技术已经成为数字电视系统的基础核心技术，它可以为用户提供功能丰富的互动 交流平台，如电视节目指南( e p g ) 、视频点播( v o d ) 、远程教育、互动游戏等数字 电视应用，都可以基于浏览器平台来开发应用。面向数字电视的嵌入式浏览器应 用面临巨大的市场机遇和技术挑战。 目前市场上的嵌入式浏览器很多，这些浏览器各有各的功能特色，但是在应 用于数字电视终端时，有的需要花费很大的功夫进行功能、性能等方面改造的工 作，有的由于高额版权费用和技术的不透明性造成的移植和维护比较困难，不能 很好的满足市场应用需求。因此，面向行业应用的数字电视嵌入式浏览器的研发 具有很大的市场价值。 本论文针对上述问题，以我国数字电视行业的需求为基础，结合嵌入式浏览 器的各项关键技术，设计了面向数字电视的嵌入式浏览器的软件架构，实现了浏 览器对h t m l 数据和h 1 r p 协议的解析，对数据缓存模块采用先进的数据淘汰策 略进行性能优化，设计并实现了o s 适配层模块以提高浏览器的可移植性，最后完 成了对浏览器的功能和性能测试。 数字电视嵌入式浏览器是针对数字电视行业设计的嵌入式浏览器，它的集成 应用有利于数字电视系统工作效率的提高和各项数字电视增值业务的开发，有利 于数字电视在我国的推广和普及。 关键词：嵌入式浏览器，数字电视，数据缓存 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t l ld i g i t a lc a b l et d 嘶s i o nt 0p r o m o t e l ew o r ko fn l ee x p 觚s i o na n dn l e d e v e l o p m e n to fd i 西t a l t e l e 啊s i o n眦i l l l o l o g 蜘锄b e d d e db f o w s e rt e c l l n o l o g yh 嬲 b 黼m eb 硇i so f d i 百t a lt vs y s t 锄0 0 r ct e c h n o l o g 蜘w 1 1 i c ；ha l l o w sa1 ：略e rt 0i n t 钌a m 诧a h l r e - r i c hp l a 响m t h cd i 昏t a lt va p p l i c a t i o 璐s u c h 弱e l e c l 响l l i cp r 0 孕a mg u i d e s ( e p g ) ，啊d e 0o nd e m 锄d ( v o d ) ，t e l e - 幽l c a ：t i o n i n t e r a 幽v eg 锄锶锄do m c r 印p l i c 撕o i l s c 纽a l lb eb r 0 硼；e r t 舔e dp l a t f 0 姗矗d e v d o p m e n t t h ea p p l i c a t i o n0 f 曲e d d e dh o w s 盯u e s e do nd i g i t a lt v 蠡犯鹤蛆h u g em a i 叠【e t0 p p o i t i m i t i 锶孤d 白e c 】| 1 1 1 i c a lc h a l l 饥g 鼹 t h e 代a 代m a n ya n b e d d e db r o w s e 璐w h i c ：hh a v et h e i ro 喇nf e a t 脚镐o nt h em a 衄 w ，b u tw h 锄c o m i n gi l l t o l c 印p l i c a t i o no fd i 百t a lt vt e n i l i n a l s ，s 锄eo fm e mn e e d t 0s p i e n da1 0 to ft i i 鸲o nm ew 伽：ko fi n l p r 0 v e i n e n to n 如删：t i o n p e r f 0 m l a n c e 觚do t h e r 粕：p l c c ：t s ，s o m eo fm 锄c 锄tm e e t 龇m a 出e t 州懈n 咖d u e t 0m el l i g hc o p 舛g h tf s ， l 旧l a c i ko ft ec _ h i l i c a lt r a 璐p 砒e n c y 弛dt l l ed i 伍双l l t yo n 缸a 妇l s p l a n t 锄dm a i n t 出 n e r e f o r e ，t 量圮d e v e l o p m e n to f 锄b e d d e db r o w s e r 瑚e di n 廿l ed i 西t a lt e l e v i s i o ni n d u s 时 h 勰罂嘣m 姒v 舭 t h ep a p e ri st 0a d d r e 鹞地p r o b l e mo fc h i i l a sd i 西t a lt vi n d u s 仃yb a s e do n r e q u i r e 蜘肋：t sml i n ew i 血m e 丽s t i i l gk e yt ec _ h n o l o 舀岱e 脚b e ( t d e db r o w s e r c ( 髓p l e t e d 雠d i 百t a lt v 翱曲e d d e d 栅0 w 瀚d e s i 印r e a l i z c d m e p a 商n g o f h 州l d a t a a n d 帅 p r o t o c o l ，o p t i l l l i z e dm ed 鼯i g no f 批c 暑【c 1 1 em o d u l eb 弱e d0 nt 量l - el l s i n go f 删i v 趾l c o d r 印l a o 锄e n ts 缸a t e g y 南rd a t ai i lc a c h e d e s i 印e da n d c o n l p l i s _ h e d l eo sa d a p t i v e m o d u l et oi m p r o v et l l ep o r t a b i l i 哆o fm eb r o w s e r ，a tt l l e 曲风t e s t e dm em n c t i o na n d p e r 】白m a l l c eo ft h eb r o w s 瓯 t i l ed i g i t a lt v 即小e d d e db r o w s e rw t l i c hi sd e s i 印e d 南r 圮d i 百t a lt vi n d u s 仃m c a i li m p r 0 v em ee 伍c i e n c ya n dv a l u e - a d d e db u s i n e s sd e v e l o p m e n to fd 垮t a lt v s y s t e m w h e l li tc 0 m et ou s e 。t h i si sg o o df o rm e p r o m o t i o n a 1 1 dp o p u l a r i t yo f t h ed i 西t a lt vi n 0 u rc 0 u n t k e y w o r d s ：e i n b e d d e db r o w s e r d i 百t a lt v d a t ac a c h e n 主要符号表 主要符号表 a r s ca d v 锄c e d i e l e v i s i o ns y s t e mc o m m i 慨 c s s c 嬲c a d i n gs t y l es h e e t s d cd s 昼c cd a t ac a r o u s a l d o md o c l l m e n to b i e c tm o d c l d s m - c cd i g t a ls t o r a g em e d i a - c o 姗a n d 锄dc o n n 0 l d v b d i g i t a l d e 0b r o a d c a s t e c m a e u r o i ，e 锄c o m p u t 盯m 锄1 如曲l r 懿a s s o c i 撕0 n h t m l h ) ，l e ：恻m 孤h l pl a n g l 豫g c h t t p h y p 盯t e x tt f 锄s 矗。rp r o t o c o l m h pm u l t i m c d i ah o m ep la _ 响彻 m p e g m o v i i l gp i c t u r ee x p e r t sg m u p o cd s m c c0 b j e c tc 鲫吣s a l s t b s 鲫d pb o x t s t r 锄s p o r ts 仃c a m w 3 cw | 0 d dw d ew r e bc 0 n s 0 n i u m v 美国的数字电视标准 层叠样式表单 d s m c c 数据转盘 文档对象模型 数字存储媒体命令和控制 欧洲的数字电视标准 欧洲电脑厂商协会 超文字标记语言 超文字传输协协议 多媒体家庭平台 运动图像专家组 d s m c c 对象转盘 机顶盒 传输流 万维网联 独创性声明 本人声明所呈交的学位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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，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 为获得电子科技大学或其它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 确的说明并表示谢意。 签名：叠玄趣 日期：年 月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，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，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：皴：导师签名：乏三睡 日期：年月日 第一章引言 随着嵌入式技术的普及推广，各种嵌入式设备成为人们现代生活中必不可少 的一部分，而i n t e f i l e t 的普及以及互联网资源的迅猛增长为嵌入式浏览器的应用提 供了巨大的市场。在数字电视领域，嵌入式浏览器技术已经成为其中的基础核心 技术，可以为用户提供功能丰富的互动交流平台。随着我国数字电视的推广和普 及，嵌入式浏览器的应用面临巨大的市场机遇和技术挑战。 1 1 嵌入式浏览器概述 1 1 1 浏览器简介 网络覆盖的广泛普及，网络技术的快速发展，使网络成为了当代计算机系统 中不可缺少的重要组成部分。为了能充分利用网络资源，产生了浏览器( b m w s e r ) 。 浏览器功能强大、界面友好、操作简单，用户通过它在浩瀚的网络世界里自在邀 游。浏览器属于应用软件的一种。用户通过它可以在万维网m 上搜寻、查看 各种信息，所有这些信息都是以网页的形式存在的。从技术的角度讲，网页浏览 器m r e bb r o w s 砷是一个客户端程序，它使用h t r p ( h y p e r t e x tt r a i l s f 矗p r o t o c 0 1 ) 协 议，通过i n t 锄e t 向服务器( 、7 l ，e bs e r v 砷发送用户请求，接收网页数据，最后解析 并显示网页数据。 1 9 9 2 年，m o s a i c 出现，它是第一个图形用户界面的浏览器。m o s a i c 是早期浏 览器的一个商业版本，后来，n e t s c a p en a 啊g a t o r 采用了许多它的用户界面的特性。 n c t s 唧en 州ga _ “) r 是第一个得到广泛使用的浏览器。随后，m i c r o s o f i 推出了他们 自己的浏览器一m i c r o s o rh l t e n l e te x p l o r 盯。n e t s c a p en a v i g a t o r 和m i c r o s o j f ih l t e m e t e x p l o r c r 相互竞争，成为了两个最流行的浏览器。 图形浏览器( 如n e t s c 印en 撕g a t o r 和m i c r o s o rh l t 锄e te x p l o e r ) 既可以浏览图 形，又可以浏览文本。大部分的现代浏览器还能提供多媒体信息，包括声音、图 像。 1 1 2 嵌入式浏览器简介 电子科技大学硕十学位论文 对于嵌入式浏览器，目前业界还没有一个准确、严格的定义，但是从其完成 的功能而言，可以从以下两个方面进行描述：第一，它是一个网络信息浏览器， 支持h t r p 或f t p 等传输协议、支持h t m l 、j a v a s 嘶p t 或扩展的x m l 、w m l 等标记语言，可以实现网页的浏览功能【1 1 ；第二，这个浏览器必须适合在嵌入式设 备中存在、实现通信传输协议、标记语言所规定的功能，同时，必须能够根据嵌 入式设备的需求，方便进行裁减和修改，并满足信息设备使用者对获取文字、图 像、声音、视频等信息的需求【2 】【3 1 。 嵌入式系统只有很有限的空间，要优化嵌入式浏览器的代码，保证系统占用 存储空间，运行时内存占用都很低。并保证比较高的运行速度、运行效率。 嵌入式浏览器采用自己独特的方式实现图形显示功能。因为某些嵌入式操作 系统移植的图形系统很庞大、很复杂，对系统资源要求高，不符合嵌入式系统本 身的特点和要求。 嵌入式系统的显示器类型也不唯一，嵌入式浏览器要针对具体的显示设备进 行优化( 如对字体识别、字库、图形、甚至页面的显示结构进行优化) 。这些复杂的 工作，对于普通浏览器来说这是额外的，但却是整个嵌入式浏览器开发中很重要 的一个部分。 1 1 3 嵌入式浏览器开发的现状和前景 随着嵌入式浏览器对网络应用支持能力的提高，嵌入式浏览器也将逐渐成为 嵌入式系统的互联网应用平台。众多的其他应用如音乐播放、视频点播、网络游 戏、即时通讯、电子商务、甚至远程教育都可以通过p 1 u 乎i n 接口或者直接用h 嘲l 及其它页面语言来实现。嵌入式浏览器己成为嵌入式网络应用的热点【4 】【5 】【6 7 】。 目前国内外市场上的嵌入式浏览器很多，下面对几款常见的进行分析。 1 ) h l t e m e te x p l o r e ff o rw i l l c e ，是i e 的w i n d o w sc e 版，这也意味着用户为 了使用它，必须选用基于w i n c e 平台的产品，随着微软势力在掌上终端 领域的蔓延，w h c e 版的i e 必将大行其道。 2 ) a c c e s sn e t 6 o n t ，占据了大部份的日本浏览器市场，其产品广泛应用于手 持设备、机顶盒、游戏机等产品。经试用，发现n e t 舶n t 浏览效果很好， 对中文的支持和表格的显示效果比较好，而且支持键盘操作。可以使用箭 头键来选择网址进行跳转。但为了简化设计，n e t 舶n t 使用了一定的权宜 手段。比如它不支持使用 标记来设置字体，也不支持样式表，所有 2 第一章引言 字体的大小是固定的。 3 ) g z i l l a ，现名d i l l o ，是基于l i n u ) 【，使用g t k 作为g u i 平台开发的浏览 器，其开发目的也包含嵌入式的应用，是开放源码项目【8 】。该浏览器的缺 点是不支持表格，布局过于简单，不支持中文，浏览效果比较差，优点是 网络功能完善，支持c a c h e 缓冲，能够支持多种图片格式。 4 ) e 眦l ，使用f l t k 作为g u i 平台开发的浏览器，主要面向嵌入式应用， 是开放源码项引9 】。使用c h 面向对象的设计。因为使用f 删( ，所以可 以在嵌入式的m i c r o 咖o w 平台运行，该浏览器支持简单的表格，不支 持中文，由于f m 【的b u g 比较多，因此在实际编译、运行时容易出错。 5 ) z e n ，一个并不知名的嵌入式浏览器，但却十分优秀，开放源码项目，不 仅支持表格，支持多种图像格式，而且在设计上将涉及到g u i 平台的部 分独立出来，用户可以指定不同的g u i 平台运行，内置了对字符，s v g a 和g t k 的支持，开发者只需按照相应规范编写该软件的涉及g u i 的部份， 就可以将其移植到其它g u i 平台，而无须对整个软件进行修改【1 0 1 。缺点 是网络功能比较弱，不支持多线程，另外其必须等到所有图片下载完毕才 开始布局，若某文件传输失败则会导致死锁，需用户中断。 从以上的分析可以看出，相对于发展成熟的桌面浏览器，嵌入式浏览器的主 要缺陷表现为： 1 ) 软件代码庞大、结构臃肿，占用资源过多，运行效率低、速度慢。 2 ) 模块化程度低，难以进行系统移植或者修改。 3 ) 大多数嵌入式浏览器不支持包括中文在内的双字节语言显示。 然而，国内外许多公司还是看到嵌入式浏览器发展的广阔前景，纷纷致力于 其相关技术的研发。目前，已有一些商用的产品出现，但在众多的产品中，没有 任何一个产品，能够像m i c r o s o f t 的i n t e m e te x p l o l e r 和n 呶a p e 的n a v i g a t o r 在p c 市场中一样，占据垄断地位。在嵌入式的世界里，完美的h l 显示不是必须的。 好的技术应该是能够像显示旧的文本格式一样，简洁的显示现在的网页。如在移 动设备中，用户需要迅速访问股票报价、体育比赛结果、全球定位数据等等。嵌 入式浏览器要能够灵活的根据具体应用进行定制，这就使得商家可以根据各自不 同的侧重点，发展自主研发的产品。 多样的需求为众多商家的发展提供了机会。他们投身到嵌入式市场中，促进 了嵌入式浏览器技术的迅猛发展。嵌入式浏览器技术的发展，除了继续跟随h t t p 、 h t m l 、j a v a s 嘶p t 等协议或语言的新版本，继续升级以及支持更多的应用外，还 3 电子科技大学硕士学位论文 在继续拓展着其它的应用模式和领域。如浏览器技术和数字电视机顶盒技术集成， 实现完整的数字电视软件平台。浏览器技术和j a v a 技术的结合，解决实时性强的 动态视频处理。把浏览器技术应用到更多传统的电器领域，以提供交互式的应用 等。这些都是很好的发展方向，有着广阔的发展前裂1 1 】f 1 2 】。 1 2 数字电视简介 数字电视( d 1 、，) ，是指从电视节目采集、录制、播出到发射、接收全部采用数 字编码与数字传输技术的新一代电视，是在数字技术基础上把电视节目转换成为 数字信息( o ，1 ) ，以码流形式进行传播的数字形态，综合了数字压缩、多路复用、纠 错掩错、调制解调等多种先进技术。与传统的模拟电视相比，数字电视主要具有 以下优点： 1 ) 可避免系统非线性失真的影响。而在模拟系统中，非线性失真会造成图像 的明显损伤。 2 ) 数字设备输出信号稳定可靠。 3 ) 易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。 4 ) 数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用数字电视信号中行、 场消隐时间，可实现文字多工广播。 5 ) 很容易实现加密解密和加扰解扰技术，便于专业应用( 包括军用) 以及 广播应用( 特别是开展各类收费业务) 。 6 ) 具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信信道特别是异步转 移模式( 删的网络中传输，也便于与计算机网络联通。 当今的数字电视主要有以下几个分类标准： a ) 按图像清晰度分类：数字高清晰度电视( h 吣、数字标准清晰度电视 ( s d t v ) 和数字普通清晰度电视( l d ”，) 。 b ) 按信号传输方式分类：地面无线传输数字电视( 地面数字电视) 、卫星传输 数字电视( 卫星数字电视) 、有线传输数字电视( 有线数字电视) 。 c ) 按照产品类型分类：数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视 接收机。 当今的数字电视主要有美国数字电视标准( a t s c ) 、欧洲数字电视标准( d ) 和日本数字电视的标准( i s d b ) 三大标准。我国的数字电视标准是以欧洲d v b 标准 为基础，在数据广播中采用d s m c c 中对象轮播( o c ) 的方式作为数据传输标准， 4 第一章引言 它的制定和应用将会有效地促进我国数字电视的推广和普及。 在数字电视中，由于采用了双向信息传输技术，增加了交互能力，赋予了电 视许多全新的功能，使人们可以按照自己的需求获取各种网络服务，包括视频点 播、网上购物、远程教学、远程医疗等新业务，使电视机成为名副其实的信息家 电。随着数字电视技术的不断发展，嵌入式浏览器技术已经成为其中的基础核心 技术，可以为用户提供功能丰富的互动交流平台，各种数字电视应用业务( 如电视 节目指南( e p g ) 、视频点播( v o d ) 、远程教育、互动游戏等) ，都可以基于浏览器平 台来开发【l 引，嵌入式浏览器在数字电视行业的应用面临巨大的市场机遇。 1 3 选题背景 本课题以广东省有线电视股份有限公司联合广东拓思软件园及深圳同州电子 股份有限公司开发的t 0 p s 数字电视浏览器项目为背景，以对嵌入式浏览器关键技 术的研究为理论基础，参考当今优秀嵌入式浏览器的实现方案，在浏览器的h 聊i ， 解析容错、运行速度、可移植性等方面进行了相关的优化设计，同时增加了对数 据广播协议的解析支持，最终实现了符合应用需求的t o p s 数字电视浏览器。 1 4 论文的结构安排 本论文分为六章，各章内容介绍如下： 第一章：引言，对嵌入式浏览器和数字电视进行简单介绍，引出本课题t 0 p s 数字电视嵌入式浏览器的研发。 第二章：数字电视嵌入式浏览器介绍与分析，通过对嵌入式浏览器在数字电 视行业应用现状的介绍，分析应用中存在的问题，并进行相关的技术优化和改进 介绍。 第三章：t o p s 数字电视浏览器总体设计，对本项目研发的浏览器的总体结构 和工作流程进行介绍。 第四章：t 0 p s 数字电视浏览器的模块设计与实现，对本论文的主要研发内容 h t m l 解析器、缓存模块、协议解析模块、o s 适配层模块的实现进行详细介绍。 第五章：系统测试，介绍对t o p s 数字电视浏览器的测试方法和结果。 第六章：总结与展望，对课题的完成情况进行总结。 5 电子科技大学硕士学位论文 第二章数字电视嵌入式浏览器介绍与分析 嵌入式浏览器技术的不断发展和数字电视的推广普及使数字电视浏览器成为 需求热点，本章对分析了数字电视浏览器在我国的应用概况和存在的问题，并对 本项目开发过程中采用的浏览器优化技术进行了介绍。 2 1 数字电视嵌入式浏览器介绍 2 1 1 嵌入式浏览器在数字电视机顶盒中的应用 数字电视嵌入式浏览器具有嵌入式浏览器的一般特点：代码小，运行空间少、 占用资源少、效率高、实时性较强。同时，它还具有面向数字电视应用的行业特 性，这使得它在功能和实现上同一般的嵌入式浏览器有很大差别。 目前，数字电视嵌入式浏览器一般作为应用服务软件集成在数字电视终端系统 中。最常见的数字电视终端为数字电视机顶盒，它利用有线电视网络作为传输平 台，电视机作为用户终端，其基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有 广播和交互式多媒体应用功能，包括电子节目指南、因特网接入和电子邮件、有 条件接受等【1 4 1 。机顶盒系统包括硬件和软件两部分。硬件提供数字电视机顶盒的 硬件平台，实现音视频解码。软件比硬件占有更为重要的位置，因为电视节目内 容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，以及机顶盒和e t 的互联 都需要软件来实现。图2 1 为典型的数字电视机顶盒系统结构图【1 6 】。 浏览器 e p gv o d 其他应用 应用编程a p i 数字电视中间件 嵌入式操作系统和硬件驱动 机顶盒硬件 图2 1 典型的数字电视机顶盒系统结构图 6 第二章数字电视嵌入式浏览器介绍与分析 在图2 1 中，数字电视中间件是数字电视机顶盒内部位于实时操作系统与应用 程序之间的软件部分，它以应用程序接口a p i 的形式存在，整个a p i 集合被存储 在机顶盒的闪存f l a s h 中，为交互应用提供一个完整的应用编程接口。浏览器向 下需要的接口由中间件a p i 统一提供，浏览器建立在中间件基础之上，将h 刑l 应用与上述a p i 库有机的结合起来，与中间件一起为应用提供运行支撑环境，使 得数字电视业务应用能独立于接收终端硬件和操作系统。 目前世界上关于数字电视中间件存在欧洲d v b 、美国a t s c 、日本i s d b 等多 种不同标准，且互不兼容，我国的数字电视中间件标准正在制定中。这些现世情 况导致了数字电视中间件各自遵循的传输协议和系统框架不一，给机顶盒厂商的 系统集成带来一定的困难，不利于数字电视的统一推广。同时，在图2 1 的结构中， 浏览器被作为应用程序集成，不能很好的发挥其对基于h 喇l 和j a v a s 耐p t 等技 术的数字电视应用业务的支持。因此，通过对机顶盒软件系统结构的改进，将数 字电视嵌入式浏览器作为系统运行的支撑软件，提供对各种应用的开发和实现支 持，不仅有利于系统的统一开发和管理，页有助于降低机顶盒成本和应用软件成 本。具体的改进方按和结构设计将在3 1 节介绍。 2 1 2 数字电视嵌入式浏览器在我国的应用概况 我国的数字电视行业正处于发展的初期阶段，有线电视数字化平移工程正在 逐步展开。由于数字电视领域采用相对标准的数据广播协议，浏览器作为独立的 应用软件可以由第三方供应商提供，而不依赖于数据广播头端供应商。 目前，运营商对数字电视嵌入式浏览器的集成采购主要有两种方式：一种方 式是购买商用的数字电视浏览器，主要厂商有茁壮、创维、新盛世等，它们的产 品在对h 1 m l 、j a v a s 嘶p t 、c s s 、d o m 等的支持程度、对图片格式的支持、对不 同数据广播的兼容性、移植难度、网页切换速度等方面各有优缺点，在国内市场 上都获得了一定的应用；另一种方式是指定开发商进行专用的数字电视嵌入式浏 览器研发，这种方式一般是通过对一般的嵌入式浏览器进行改进实现。这两种方 式在应用过程中都存在一定的问题，具体分析在2 2 节中介绍。 2 2 数字电视嵌入式浏览器应用分析 2 2 1 商用数字电视浏览器应用分析 7 电子科技大学硕士学位论文 商用数字电视浏览器一般实现的功能丰富，技术成熟，可以通过直接的购买 获得使用权和一定的技术支持保证，但是在实际应用中存在着以下主要问题： 1 ) 高额的版权费用 商用数字电视浏览器由于在研发、维护等方面长期的人力、物力资源投入导 致了其成本的提高，这在对成本有严格控制的嵌入式系统中无疑增加了开销。举 例来说，如果在一台电视机项盒上集成商用数字电视浏览器的购买费用为5 元， 如果在一个省的范围内推广2 0 0 万台该机顶盒的应用，浏览器集成费用将高达1 0 0 0 万元。 2 ) 技术私有性 在嵌入式领域，我们欢迎并需要共同倡导公开的、符合国标标准的平台，而 不是一个私有的平台。目前在数字电视浏览器方面存在一个十分不好的现象，就 是浏览器厂商在提供网页规范的时候，都想加入一些只有自己浏览器才能解析的 元素，例如：对j a v a s 嘶p t 做一些私有化的修改等。当某一家运营商采用了使用 该浏览器的机顶盒时，其内容平台就越来越被其捆死，这导致了数字电视服务提 供商对浏览器厂商的严重依赖，不但研发受浏览器厂商制约，同时当服务提供商 向其它区域推广业务时也将依赖的浏览器带入了该城市，进一步增强了浏览器厂 商在国内的垄断地位1 3 ) 移植过程复杂 浏览器最终必须要集成到机顶盒上去，必须与机顶盒上的软件很好的结合起 来，移植的过程就是浏览器软件与机顶盒现有软件的集成和协调过程。一般来说， 集成过程包括以下步骤：机顶盒厂商选定一款浏览器，浏览器厂商提供接口文档， 包括要求机顶盒厂商实现的函数定义和机顶盒软件可以调用的函数定义；然后， 基于这些接口，机顶盒厂商准备相应的环境，与浏览器厂商提供的库实现联调； 最后就是测试。商用数字电视浏览器的集成接口丰富，相对比较复杂，函数定义 不是很容易理解，由于目前其市场占有率高，面对的用户多，技术支持有时成为 其瓶颈。 从以上分析可以看出，采用购买商用数字电视浏览器的方式运营成本高，技 术垄断，移植应用过程复杂，这都导致了商用数字电视浏览器应用的局限性。 2 2 2 一般的嵌入式浏览器应用分析 一般的嵌入式浏览器通常为开源项目，相对来说技术采用的技术先进，功能 第二章数字电视嵌入式浏览器介绍与分析 比较丰富，但是在应用与数字电视机顶盒中时，特殊的硬件条件和应用需求对嵌 入式浏览器在以下几个方面有规定的要求： 1 ) 嵌入式环境 为了严格控制成本，一般机顶盒的配置较低，目前市场上常见的数字电视机 顶盒配置是4 mf l a s h ，1 6 m 内存，c p u 处理主频在1 3 0 m 左右，这样对浏览器的 要求非常高。一般来说，要求数字电视机项盒的嵌入式浏览器代码大小小于2 m ， 运行期间占用内存在6 m 下。 2 ) 遥控器使用 机顶盒一般通过遥控器来操作，遥控器不可能跟键盘一样复杂。对于使用嵌 入式浏览器来说，主要操作通过方向键和o k 来完成。基于这个特点，要求网页 中焦点不能过多，另外焦点之间的跳动必须合理。当网页超出电视显示范围的时 候，用户可以通过方向键移动，但左右移动不推荐，这要求浏览器必须把网页排 版在合理的宽度内，用户可以上下方向移动察看网页内容。 3 ) 页面切换速度 由于在数字电视系统中，经常需要对图像、视频等文件进行显示，较为庞大 的数据量会严重的影响浏览器的运行效率。这就要求数字电视浏览器采用一定的 技术改进以提高页面切换时的显示速度，减少用户的等待时间。 4 ) 可移植性要求 作为独立的应用软件，为了提高应用价值，浏览器厂商应尽可能提高软件的 可移植性，使数字电视浏览器在较为简洁的功能接口上实现对主流嵌入式操作系 统的支持，减小软件的移植工作量。 5 ) 广播式数据接收 由于在数字电视的环境下，广播式数据不是通过h t r p 协议获得，而是通过 标准的数据广播协议获得。因此数字电视的嵌入式浏览器还必须支持标准的数据 广播协议。 目前通用的嵌入式浏览器很多，但是在应用于数字电视终端时，并不能很好 的满足上述需求。为了使嵌入式浏览器在数字电视终端的成功应用，需要使对嵌 入式浏览器进行相应的技术改进和优化。 本项目产品t o p s 数字电视浏览器在研发过程中，通过对数字电视行业需求的 了解，参考现有的优秀嵌入式浏览器实现原理，设计了以浏览器为核心的机顶盒 软件系统架构，同时实现了对相关技术的优化改进以提高浏览器的功能和性能， 最终实现完成软件开发。 9 电子科技大学硕士学位论文 2 3 嵌入式浏览器的技术优化 为了使嵌入式浏览器在数字电视终端成功应用，本课题研发的t o p s 数字电视 浏览器对嵌入式浏览器中的一些关键技术进行了优化设计，现介绍如下。 2 3 1h t m l 解析容错处理 h t m l 语言是一种结构比较松散的标记语言，再加上h l 语言发展过程 中两大厂商网景和微软互相拼杀，使浏览器功能日益庞大，对h 刚l 语言的容错 能力极强。毫不夸张的说，无论多么不规范的h 1 m l 语言文档，m 和n e t s c a p e 都可以解析显示。同时两大浏览器厂商为了击败对手，竞相为h 踟l 语言增加专 有标记，以突出自己的显示效果。这样就使网页作者养成了不好的编程习惯，只 注重显示效果并不关心语法。致使目前因特网上充斥着大量的不合规范的网页。 针对这种情况，嵌入式浏览器设计时必须采取有效的容错处理，才能使浏览器邀 游于h l t e n l e t 。通过大量的网页分析和浏览器测试反馈案例分析，可将h t m l 网 页中的语法错误归纳为四类：l 、非法标签；2 、非法包含关系；3 、交叉嵌套；4 、 标签不匹配；下面对每种出错类型进行详细介绍，并给出相应的容错处理机制。 2 3 1 1 非法标签 非法标签，即h t m l 文档中不符合h 踟l 语言规范的标签，其主要是由于两 大浏览器厂商混战造成的，如微软为i e 增加了专有标签 砒d 四川大学砒l 西南交大 ，t d b l e 注意粗斜体标签，由于作者笔误，该标签是一个非法标签。作者本意显示如 表2 1 所示： 表2 一l 作者本意显示效果 但是由于浏览器( 包括也在内) 无法识别标签批结果造成了表2 2 所示 的显示： 表2 _ 2 实际现实效果 生国叠态i 丝哀太堂 由上例可以看出，通过过滤掉非法标签的办法丢失了标签本身的排版信息， 导致排版上的一些混乱，但是标签中的内容都保留下来了，并且没有引起语义上 的混乱，还是可以理解的。尤其是那些产生特殊效果的标签( 如 、 砒a b l e 矧【d 硝r 。 再如： s i i m 新浪中国铂 吼d 新浪美国吲a 砒r 趴d b l e ，结束标签 的处理，同时处理完 后丢掉超链元素的反标签 。 非法包含容错处理：根据h t m l 规范构建语法状态机，在对h t m l 进行语法分析 的时候，根据状态机状态对非法包含关系进行相应的处理( 自动插入元素结束标 签或者滤掉元素开始标签) 。 2 3 1 3 交叉嵌套 交叉嵌套是一种严重违反h 俐l 语法规则的语法错误。两个h t m l 元素的开 始和结束标签在顺序上出现交叉。例如： s i 姐 。元素a 的开始标签 在元素e m 开始标签 却在叫e l l l 之前，造成包含关系无法确定。对于这种错误，浏览器 采用回溯的办法给予解决。具体地讲，当浏览器解析到元素结束标签的时候，回 溯其内容，当发现有内容子标签还没有结束，浏览器就强制结束内容子标签，然 后在结束元素解析处理，并丢掉多余的反标签。 2 3 1 4 标签不匹配 1 2 第二章数字电视嵌入式浏览器介绍与分析 h t m ld t d 还指出了每种元素类型是否需要起始标签和结束标签。有些 h t m l 元素类型允许作者缺省结束标签( 例如，p 元素和l i 元素) ，还有些元素类 型也允许缺省开始标签，如h e a d 元素和b o d y 元素。有些h t m l 元素类型没有内 容。例如，换行符元素b r 就没有内容：它的唯一作用是结束一行文本。这样的元 素类型叫做空元素，是从来没有结束标签的。除了以上元素，其它的元素类型都 必须有开始标签和结束标签。标签不匹配包括两部分内容： 1 ) 对于h 刑ld t d 中规定必须有开始标签和结束标签的元素类型，缺少 开始标签或者结束标签造成的语法错误。 2 ) h 蹦ld t d 中规定开始标签和结束标签其中之一或者两者可以缺省的元 素类型，缺少开始标签或者结束标签。 严格意义上讲第二类不算错误，不违法语法规则。但是其处理机制同第一类 相似，所以归为一类来处理。标签不匹配的处理可以从两个方面来考虑：首先， 对于没有开始标签的元素，以其不存在处理。元素没有开始标签，同元素不存在 的效果是相同的。因为h 喇l 元素是通过开始标签引导的，元素的属性全都记录 在开始标签中。元素结束标签的作用仅仅是标识元素的作用范围，别无它用。所 以没有开始标签的元素应该且也只能以该元素不存在处理，并滤掉元素的结束标 签。其次，对于没有结束标签的元素，需要根据h 耵帆语法状态机，在适当的时 候插入结束标签，结束该元素。例如，对于没有结束标签的p 元素，当遇到下一 个开始标签 p 时，结束当前p 元素处理，开始新的p 元素处理。再比如，元素a 没有结束标签，那么当遇到a 元素内容模型中没有的元素时，结束a 元素处理。 2 3 2 速度优化技术 响应时间是评价嵌入式浏览器性能的主要指标，在硬件处理和网络传输能力 已定的情况下，通过一些软件技术可以对浏览器速度进行优化。本浏览器在设计 拟采用数据缓存策略和数据预取技术来提高网页浏览速度。 2 3 2 1 数据缓存技术 缓存是指为访问过的信息数据开辟的一个缓冲区，根据缓存数据存放的位置 可将缓存分为内存缓存和磁盘缓存两种。桌面浏览器一般采用磁盘缓存，而嵌入 式浏览器一般使用内存作为缓存区，即采用内存缓存方式。在嵌入式环境中，缓 存直接影响嵌入式浏览器的工作效率，用户上网浏览信息时，经常会使用“返回 和“向前 等功能来访问以前的页面，此时如果网页数据保存在缓存中，则不需 电子科技大学硕士学位论文 要再次从远程w 曲服务器获取数据，从而大大提高了网页浏览速度。 相对与其它类型的缓存，嵌入式浏览器的网络数据缓存有以下的特点【1 7 】： 1 ) 网络化 嵌入式浏览器缓存是网络化的，从基本的浏览器，到各级代理服务器，直致 原始服务器，任何一个地方都可以设置缓存；为响应一次用户请求，可能要经过 多级缓存处理，这种多级的缓存处理模式需要一种透明的处理机制或相互协调一 致的协议；同一用户在不同时间发出的相同请求可能会经过不同的响应路径。 2 ) 生命期 某缓存还可能向上级缓存发出请求，这时缓存收到的响应是已经被缓存过 的因此收到响应者需要确定响应是否有效。h 1 四协议使用响应信息的生命期来 判断响应信息的有效性。响应信息的生命期由相应服务器给定或由管理员预设。 3 ) 复用 若干客户访问同一信息时可出现复用。在大信息流量下。由于生命期的存在， 被缓存的信息可能未被复用就被清除，要保证缓存的信息都能被复用是困难的。 因此缓存处理具有一定的盲目性。 4 ) 共享和并发 通常缓存中的响应是提供给多个用户使用的，这就是缓存信息的共享。同一 缓存信息面对多个请求，这就导致了缓存操作的并发性。可采用信号量解决操作 的冲突问题。 网络操作的持续时间较长。而且会阻塞进程的运行，如果采用异步模式则很 难控制操作的先后顺序。这给缓存昔理带来了较大的麻烦。 使用缓存的主要效果在于，减少网上信息传输量缩短用户的平均响应时问。 影响浏览器缓存效果的因素主要有以下几方面： 1 ) 缓存空间 当缓存空间增大时，用户请求在缓存中找到相应响应信息的概率则增大；但 当缓存空间过大时，对缓存信息的查找会变慢。 2 ) 信息流量 当信息流量增大时，缓存空间内信息被更新的速度就增快，某一缓存信息在 缓存中停留的时间就越短，缓存信息的复用率就越低，命中率也越低。 3 ) 缓存淘汰策略 缓存中响应的复用率指缓存中的响应在临近单位时间内被再次使用的概率。 显然复用率越高，缓存的效果越好。而响应复用率的提高可以通过采用恰当缓存 1 4 第二章数字电视嵌入式浏览器介绍与分析 淘汰策略来实现。 通过以上分析可以看出，在网络传输速度已定，而网络数据类型繁多的情况 下，提高浏览器缓存技术性能的一种主要办法便是选取恰当的缓冲数据和缓存数 据淘汰策略。本浏览器的数据缓存模块将网页数据、用户填写的表单数据和图像 解码数据作为缓冲对象，缓存淘汰策略则是优先淘汰缓存解码数据，然后淘汰访 问栈数据，最后淘汰最不经常使用的数据。该模块的设计和实现在4 2 节进行介绍。 2 3 2 2 数据预取技术 数据预取技术，就是边下载边显示的技术。事实上许多p c 机浏览器也已采 用种技术，如正，n e t s c a _ p e ，o p 馓等。该技术巧妙的利用下载资源的空当解析 显示已经下载的文档资源块，使用户感觉不到浏览器速度慢。数据预取技术基本 流程描述为：浏览器先从网上下载一块数据资源( 假定为1 5 k ) ，然后等待下块 数据的到来。在这段时间内浏览器解析显示已经下载的数据，而不是傻等。这样 就使资源下载和解析处理同步进行，提高了浏览器的表现速度。用户感觉到的仅 仅是下载第一块数据花费的延迟时间。但是边下载边显示增加了浏览器实现的难 度，如词法语法分析器、语义分析器和排版处理器需要保留当前处理位置和状态 等，还要考虑各部分之间的同步问题。 2 3 3 可移植性优化 嵌入式软件产品与底层系统密切相关，针对不同的操作系统软件改动较大， 因此嵌入式软件产品移植的工作量很大。对于成熟的嵌入式软件产品，有一套简 单有效的移植策略是至关重要的。这不仅可以提高移植速度，缩短开发周期，节 省人力资源，还可以增加可靠性，提高软件质量【1 8