数字电视基础知识(软件及测试部分)培训

数字电视机顶盒软件知识3.1软件的结构在机顶盒中，软件系统是一个重要的组成部分。主控制器的工作通过软件的执行来完成。图3-1机顶盒软件系统结构图机顶盒的软件基本结构如图3-1所示。操作系统一般采用实时操作系统。在这个操作系统中主要完成进程调度、中断管理、内存分配、进程间通信、异常处理、时钟提取等工作。硬件驱动部分提供外围硬件设备的驱动，包括IC总线、异步串行通信口、并行通信口、非易失内存、键盘、遥控器、调谐器、信道解码模块等。图形接口主要用于完成图形显示功能，以便于为用户提供友好的图形用户界面。音频解码和视频解码驱动用于控制音频解码和视频解码硬件的工作。解复用和数据表提取模块主要是对码流解复用和数据表提取操作的控制。应用程序编程接口将所有与硬件相关的底层函数映射到一个统一的接口上，并且提供一些与硬件无关的公用处理函数，比如网络协议、图形格式分析、业务信息数据表分析等。条件接收驱动用于完成条件接收处理的工作和软件接口。应用程序编程接口为应用程序提供了一个公共的编程接口，把应用程序与硬件屏蔽开，使得应用程序与硬件无关。这样，就便于实现应用程序的可移植性。应用程序应用程序编程接口或中间件解复用音频解视频解图形条件接受和数据码驱动码驱动接口硬件驱动驱动表提取操作系统3.2LOADER原理与功能介绍在数字电视前端，通过应用软件将待更新的软件程序代码打包成符合DVB及MPEG-2标准的TS流；通过TS流播放软件以及ASI播放卡，将上述TS流输出至复用器与其他TS流复用，然后经QAM调制后进入有线电视网。处于终端的机顶盒中存在着两类软件：机顶盒主程序与Loader程序，处于运行中的主程序通过解析业务信息（SI）表，接收到机顶盒主程序升级信息，在与用户进行交互后，存储一些状态变量到flash中，并将前端升级码流的信道参数（频率、符号率、解调参数等）也放在flash中。然后Loader程序运行，检查下载标志位并使用之前存储的信道参数经过解调、解复用等步骤还原出机顶盒主程序可执行代码，写入Flash中并覆盖原来的机顶盒主程序，实现软件的替换与升级。在Loader中，待更新的软件可以是数字电视应用程序软件，也可以是机顶盒的驱动程序软件，还可以是专用数据，如开机画面等。3.3开机流程数字电视机顶盒开机流程如下：开机－系统初始化－分配SDRAM地址－检测是否合法软件版本－检测主频点升级信息－检测PID升级信息－CA模块－锁定频点－解调－解复用－解码－处理数据－显示以下是机顶盒开机处理流程图：图3-2开机处理流程图3.4软件测试流程软件测试流程如下：基本菜单功能测试－遥控器功能测试－CA测试－EPG测试－数据广播测试－NVOD测试－遥控器面板响应测试－软件升级测试－界面测试－频道自动更新测试具体的测试事项见附录二。3.5有线数字电视业务功能及原理数字电视不同于传统的模拟电视的一大优势是，除了收看数字电视外，还提供系列化综合业务功能，促进广播电视业务内容多样化、服务内容丰富收看方式的个性化和互动化。下面介绍有线数字机顶盒EPG电子节目指南、NVOD准视频点播、数据广播的实现方法。3.5.1EPGEPG就是电子节目指南,相当于一个节目菜单的功能。在一个TS流中,可以提供当前Non-broadcastiong开始NIT解码网络信息显示SelectNWISthismyNWNWMoveNWEPG解码节目指南显示频道选择ISthismyTSNWMoveChannelPAT解码PMT解码NONOEMC解码SystemIDCA？ES流提取解码显示Non-broadcastiong流的所有信息,如频率,调制方式,频道号,所有节目的PID,名称等信息,也可以根据需要提供其他相关联的TS流(例如同一电视台同步播放的其他频率的节目信息)的信息.解码器接收这些信息,形成一个固定格式的菜单让用户选择需要收看的频道或节目,这就是EPG。不仅如此,EPG还可以对节目进行分类,比如节目可以是电影,也可以是新闻,这样,把属于电影的节目归在一起,把属于新闻的节目归在一起,这样对用户来说检索节目就变得非常的方便。EPG的实现也归功于DVB的SI信息.和EPG功能相关的SI有NIT(网络信息表),EIT(环境信息表),SDT(服务描述表),BAT(群组关联表),TDT(日期时间表)和TOT(时间偏移表)。下面简单分析这些表所携带的信息。网络信息表（NIT）提供如网络名称(相当于电视台名称),传输参数(如频率,调制方式等).这个表格一般是解码器内部使用的数据,当然也可以做为EPG的一个显示数据提供给用户做为参考。环境信息表（EIT）中提供了类似于广播电视报所提供的节目表的内容，在SI中，只有EIT才有可能被加密。根据EIT及其它表所提供的信息，可以出五花八门的电子节目指南。如：按节目类型检索、按时间检索及对某类节目的锁定等。服务描述表（SDT）用于描述系统中服务的名称、服务提供者、是否有相应的事件描述等方面的信息。服务描述表可以描述当前传输流，也可以描述其他的传输流，这由表的标识字来区分。群组关联表（BAT）用于描述“束”，“束”是指一系列相关的节目（可以不在同一流中，甚至可以不用同一广播方式）的集合，BAT可以包含“束”的名称、服务组成等。BAT可以方便地进行相关节目或某一类节目的浏览和选择。日期时间表（TDT）给出当前的时间和日期。时间偏移表（TOT）提供当地时间与TDT之间的关系，该表与TDT配合使用。3.5.2NVOD准视频点播（NVOD）是一个特殊的广播应用，运营商通过在多个频道商广播不同时间开始的同一个节目，使用户能通过在多个频道上切换来获得对节目的交互控制。准视频点播本质上是一个单向广播应用，在用户和服务提供者之间没有真正的交互。MPEG-2提供了在一个传输流中同时传输多个视频节目的方式，该技术提供了实现NVOD系统的可操作性。典型的NVOD节目如图3-3所示。图3-3NVOD节目示意图为了描述上图这样一个NVOD服务，若使用通常的SI，将需要重复的6个EIT。DVB定义一种NVOD参考业务的方式，该方式使用NVOD参考业务描述符、时移业务描述符、时移事件描述符来描述一个NVOD业务，并使机顶盒可以方便地访问该NVOD业务。NVOD参考业务是一个虚拟的业务，由参考业务标识来标识，但该业务并不像其它业务一样有对应的PMT。实际上，没有PMT与参考业务相对应。SDT表中的NVOD参考业务描述符描述了该NVOD的参考业务标识，以及该NVOD业务包含的所有时移业务的标识。在同一个SDT表中，还描述了对应的所有时移业务的其它信息，如业务名称等等。对应于NVOD参考业务，有相应的EIT表，该EIT为当前/下一个EIT，没有相应的时间表EIT。该EIT的所有事件的开始时间的值均为无效值。另外，该EIT包含描述参考事件对应的时移事件共同的其它信息，例如短事件描述、扩展信息描述、父母控制级别等等描述符。与某个参考事件对应的时移事件的开始时间、持续事件等时间信息在对应的时移业务的EIT表中描述，该EIT表仅包含时移事件描述符，该描述符包含了对应的参考事件的标识。该EIT表中的开始时间、持续时间描述了该时移事件的准确时间，该表可以是当前/下一个EIT表，也可以是时间表EIT。在接收端，机顶盒首先通过查找SDT中NVOD参考业务描述符来获得所有NVOD参考业务和对应的时移业务的信息，接着机顶盒通过获取与NVOD参考业务对应的参考事件的EIT和与时移业务对应的时移事件的EIT，来获取当前和下一个NVOD事件的信息和NVOD业务时间表信息。机顶盒可以想业务列表一样给用户一个NVOD业务列表，并显示当前、下一个以及多天的NVOD的时间表。当用户选择一个NVOD业务时，机顶盒自动播放最接近当前事件开始的时移业务，之后，用户可通过快进、快退操作切换到不同的时移业务上，衣观看该业务的不同片段。3.5.3数据广播数据广播是数字电视业务的重要内容，对实现广播电视信息化，实现电子政务、娱乐休闲、交通信息、股票、游戏等综合业务功能具有重要意义。数据广播的封装可以分为数据管道、数据流、多协议封装、数据轮波和对象轮放。（1）数据管道数据管道的封装方式适用于那种需要简单的、异步、端到端的数字电视网络中的数据广播业务。所传输的数据内容直接封装在MPEG-2TS包的载荷中，数据协议由用户自己制定，采用简单同步方式，适用于要求时间短、延时小的应用。（2）数据流数据流的封装方式适用于那种需要面向数据流的、端到端的传输，在开放系统中传输私有内容。所传输的数据内容直接封装在PES包中，该包的长度不能为零。数据流方式，异步数据流定义为只有数据，没有任何时序要求的流；同步数据流定义为带时序要求的流，在接收机中数据和始终能够再生，放入同步数据流中去；从同步的数据流定义为带时序要求的流，流中的数据能够以同步的方式和其他的数据流一起回收。（3）多协议封装多协议封装的封装方式适用于在数字电视网络中需要使用通信协议进行数据报传输的数据广播业务。所传输的数据报的传输被封装在与DSM-CC兼容的datagram_section中。多协议封装采用通用的数据传输和流控制方式，可以灵活地跨越多重传输协议，可以对MAC地址进行寻址，特别适合于IP数据的传输，又称为IPOverDVB方式，典型应用有网络视频、IPTV。（4）数据轮播数据轮播的封装方式适用于需要周期性数据模块传输的适合广播业务。这些模块是已知大小的，并且可以在数据轮播中被及时更新，添加或删除。数据轮播适合传输重复内容，以数据块方式传送，支持简单的目录结构，典型的应用有电子报天气预报、下载、扩展EPG功能传输。（5）对象轮播对象轮播的封装方式适用于数字电视网络中需要对DSM-CC对象进行周期性广播的数据广播业务，特别地适用于数字电视系统中的交互业务。对象轮播适合于传输重复性的内容，支持复杂的目录结构，对象可以是目录、文件、数据。目前，国内数据广播标准多数局限于物理层和传输层，在业务层尚无统一的实现规范。业务层实现分为三种方式：基于嵌入式浏览器的方式，直接广播，基于中间件方式。其中机顶盒尚的数据广播多数采用嵌入式浏览方式实现，并得到了多家机顶盒厂家的支持。3.6搜索方式及原理搜索方式分为三种：自动搜索、手动搜索、全频段搜索。3.6.1自动搜索主频点设置－解主频点得NIT表和附带信息－逐个锁NIT中的频点－解析当前频点上的PAT表并获得PMTPID－解析PMT获得音视频数据包PID－解析解析SDT表获得当前节目相关信息－存储节目信息3.6.2手动搜索设置当前频点－解析当前频点上的PAT表并获得PMTPID－解析PMT获得音视频数据包PID－解析解析SDT表获得当前节目相关信息－存储节目信息3.6.3全频段搜索根据国家标准逐个锁定每一个标准频点－解析出每个频点中的节目信息－存储节目信息3.7加解扰原理加解扰技术(加解扰技术用于对数字节目进行加密和解密)国际上有两种标准。I.openCable定义的POD是一个通过PCMCIA接口与机顶盒相连的模块，该模块除了解扰功能外，还要完成与前端的交互功能。II.DVB的MultiCrypt也是采用PCMCIA接口与机顶盒连接，但它只有解扰功能。DVB的SimulCrypt则只需要机顶盒具有ISO7816的SmartCard接口既可，但需要机顶盒具有硬件解扰引擎。下面简述加解扰的基本原理。节目在播出前，要经过加扰处理，加扰过程是将复用后的传送流（TransportStream）与一个伪随机加扰序列做模2加，而这个伪随机序列的生成由控制字发生器提供的控制字（ControlWord，简称CW）确定。有条件接入的核心实际上是控制字传输的控制。在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息（ECMs）和授权管理信息（EMMs）。由业务密钥（SK）加密处理后的控制字在ECMs中传送，其中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理信息中传送，并且业