嵌入式系统原理与应用

嵌入式系统在数字机顶盒的应用

唐筱筱

20132365019数字机顶盒作为数字电视客户端接受装置设备的数字的视机顶盒，其核心技术就是采用32位芯片的嵌入式技术。

数字电视机顶盒接收来自各种传输介质的数字电视节目信号和各种数据信息，通过解调、解复用、解码和音、视频编码(或者通过相应的数据解析模块)，可以在模拟电视机上观看数字电视节目和各种数据信息。总的来说，数字电视机顶盒负责接收数字电视节目、处理数据业务和完成多种应用的解析。基于嵌入式系统STB的硬件结构嵌入式微处理器

嵌入式系统的核心就是嵌入式微处理器，其性能的优劣直接关系到整个系统的性能。微处理器提供一个可编程的硬件平台，对系统中各个功能模块进行协调和控制。在本系统中我们选择了32位高性能微处理器TinyRiscEZ4103MIPS，其处理速度达到108MHz。内部包括通用寄存器系统控制处理器(CP0)、算术逻辑单元(ALU)和移位器。寄存器支持源操作数执行单元，并将处理结果存入旧的寄存器；CPO处理包括中断在内的例外事件ALU完成算术与逻辑运算，以及计算地址等操作，移位器主要完成移位操作。基于嵌入式系统STB的软件设计在STB上搭建pSOS操作系统

STB平台存在大量的芯片和外设，一个嵌入式控制系统也因此要控制和监视很多设备，要求有实时响应，同时要处理大量任务切换、通信和同步工作。这样就要求在STB平台上搭建一个RTOS。通常我们选用pSOS操作系统作为STB应用的平台。

pSOS操作系统是一个模块化的高性能RTOS，专门应用于嵌入式系统领域。它提供一个基于开放系统标准的、彻底的多任务环境。pSOS系统采用模块化的结构设计，围绕着pSOS实时多任务内核集成了基于标准结构的和独立编码的各种功能的软件模块。pSOS系统不和硬件发生丝毫关系，它与硬件通过BSP来联系。用户在配置表中定义应用程序环境和相关的硬件，在开始执行环境和目标环境中进行配置，从而满足不同的硬件环境。IP机顶盒IP机顶盒是最近出现的,是基于Internet协议(IP)的机顶盒,它为家庭提供了电视机和宽带网络

之间的接口,通过它可以实现家庭电视与Internet网络上数字内容服务的交互。IP机顶盒的基本功能是接收数字电视节目,同时还可以实现基于订阅和点播的新型多媒体数据服务的功能。根据IP机顶盒的功能分析,系统组成的模块结构,主要包括：（1）核心模块:作为系统的核心,核心模块包括嵌入式处理器、程序存储器与数据存储器,负责整个工作状况和资源的管理与调度。（2)视频处理模块:实现视频信息的解码与输出功能,支持多种格式的视频类型。3)网络接口模块:与普通的机顶盒相比,

IP机顶盒增加了许多基于IP网络的操作功能。

(4)人机交互模块:包括键盘输入、遥控操作与显示输出模块。（5）系统扩展模块:目前主要预留了主USB接口,方便系统挂接USB硬盘,实现本地化的视频息解码与输出。

IP机顶盒的设计实质是一个典型的多功能嵌入式系统,所以有人提出的基于ARM9处理器与WIN

CE操作系统平台的嵌入式系统方案,具有功能丰富、使用方便、扩展灵活等优点。基于ARM9的嵌入式处理器非常适合于对控制代码的处理,如图形接口和一些数据应用程序之类的子系统,它们通过ARM调用有效的处理机制,就可以对软件实现优化。虽然ARM处理器具有一定的数据处理能力,但其功能往往不能满足多媒体数据的高速处理要求,通常需要在视频处理模块设计中使用协处理器。在选择协处理器时,一般有两种思路可供考虑。一种是采用专用的多媒体处理芯片,另一种是采用通用的DSP。考虑到第一种设计思路带有很强的定制性,故本设计采用通用DSP作为协处理器。总结IP机顶盒不仅支持IPTV业务,同时还将在交互式多媒体领域发挥作用。为此

设计了一种基于ARM9和DSP的嵌入式系统的IP机顶盒,DSP和ARM双核协调工作,为集成更多应用功能提供了一种方法。在该设计中充分发挥中间件的作用,使机顶盒具有功能扩展和平滑升级的能力,具有强大的生命力。