STB與Linux軟件系統(tǒng)共舞
你知道STB是什么意思么？英文名全稱是Set Top Box，簡稱STB，即機(jī)頂盒。近年來，國內(nèi)巨大的STB潛在市場，吸引了包括芯片廠商、CA廠商、中間件供應(yīng)商、機(jī)頂盒生產(chǎn)廠商等廠家的熱情，圍繞STB的競爭全面展開。而STB與Linux有什么聯(lián)系呢？這就要說說最近報(bào)道的STB上Linux軟件系統(tǒng)解決方案。
事實(shí)上，隨著IPTV的興起，對機(jī)頂盒的性能要求也越來越高，采用X86硬件提升機(jī)頂盒的性能已是大勢所趨。但是，在提供更豐富業(yè)務(wù)功能的同時(shí)，大幅降低 機(jī)頂盒成本，也是機(jī)頂盒技術(shù)發(fā)展的一個(gè)必然方向。本文將講述基于兼容X86的STB上Linux軟件系統(tǒng)解決方案，不涉及技術(shù)開發(fā)細(xì)節(jié)。主要將從以下方面進(jìn)行介紹：
一、硬件環(huán)境介紹
本機(jī)頂盒核心部件包括：STPC CPU，2M FLASH，64M DOM和32M RAM。
其中FLASH中存放Bootloader代碼，DOM中存放嵌入式Linux操作系統(tǒng)。當(dāng)然，機(jī)頂盒需要一些外圍硬件電路，比如網(wǎng)絡(luò)接口、遙控器接口等等。
二、Bootloader開發(fā)
Bootloader是跟底層硬件關(guān)聯(lián)性非常強(qiáng)的一層軟件，也稱為BSP。開發(fā)人員需要相當(dāng)熟悉硬件結(jié)構(gòu)，一般來說，可以由硬件人員完成，也可以由軟硬件 人員共同協(xié)助完成。Bootloader除了初始化CPU，RAM和基本的串口輸出等功能外，還需要一些擴(kuò)展功能，比如實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)接口或者串口燒錄操作 系統(tǒng)等。u-boot是一個(gè)開源的面向多個(gè)目標(biāo)平臺(ppc, mips, arm, x86)的bootloader，并且功能強(qiáng)大，目前廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，只要根據(jù)硬件平臺做有限的修改，就可以順利實(shí)現(xiàn)。本篇不講述u- boot的具體移植過程，移植細(xì)節(jié)可參見《u-boot在PowerPC 860上的移植》一文。
三、嵌入式Linux裁減與移植
嵌入式Linux我們選用Peewee Linux進(jìn)行裁減，Peewee Linux的介紹和基本配置可參考《Embedded Linux 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)務(wù)》一書。Peewee Linux的裁減僅僅是通過配置界面選擇某些組件，但需要注意的是要保留X窗口，瀏覽器需要X窗口支持才能啟動(dòng)圖形化瀏覽器。但是，通過Peewee Linux裁減的Linux系統(tǒng)通常比較大，還需要做更進(jìn)一步的裁減。一般來說一個(gè)不帶X窗口的嵌入式Linux可以小到4M，帶有X窗口的Linux也 可以在30M以下構(gòu)建出來。總之，裁減后的Linux系統(tǒng)不能過于龐大，否則加上瀏覽器程序極有可能超出DOM的64M空間，需要另加存儲空間，增加成 本。
另一方面，在移植Linux到STB上后，由于STB上很多硬件在Linux下缺少驅(qū)動(dòng)程序支持，不能工作。為此，開發(fā)必要的驅(qū)動(dòng)程序是必不可少的一步。 在Linux下開發(fā)一個(gè)驅(qū)動(dòng)是相當(dāng)容易的，一是因?yàn)長inux驅(qū)動(dòng)程序的架構(gòu)相對固定，二是有很多的源碼可供參考。難點(diǎn)往往是調(diào)試過程，也更花時(shí)間，并且 經(jīng)常需要改動(dòng)某些代碼，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)開發(fā)過程中也經(jīng)常需要示波器、邏輯分析儀等設(shè)備的幫助。
四、瀏覽器程序選擇 (Embedded Mozilla）
在Linux環(huán)境下有很多開源的瀏覽器，但綜合比較來說，Mozilla功能強(qiáng)大，支持的協(xié)議也相對比較多，圖形界面豐富。其次，Mozilla專門為嵌 入式系統(tǒng)開發(fā)了一個(gè)Embedded Mozilla項(xiàng)目，不加裁減的話，編譯結(jié)果大概20M多，用戶可以對其進(jìn)行裁減，一般來說，裁減到14M左右是很輕而易舉的事。并且該項(xiàng)目是提供源碼 的，用戶可以根據(jù)需要定制一些功能，比如用戶界面等等。
具體可以參考主頁：http://www.mozilla.org
五、JVM移植
針對目前很多網(wǎng)頁是Java severlet的特點(diǎn)，使得瀏覽器能支持Java語言是一大趨勢，Embedded Mozilla很容易實(shí)現(xiàn)對Java的支持，這也是為什么選擇Embedded Mozilla的原因之一。只要以動(dòng)態(tài)庫的形式注冊sun公司提供的JVM到該STB的系統(tǒng)庫路徑下，并在Embedded Mozilla中設(shè)置一下瀏覽器針對Java severlet的plug in功能，即可實(shí)現(xiàn)Embedded Mozilla對Java severlet的支持。
JVM下載參考：http://www.sun.com
六、其它應(yīng)用開發(fā)擴(kuò)展（EPG實(shí)現(xiàn)及EasySoap使用）
該部分功能主要是為解決STB向PVR/DVR的擴(kuò)展，當(dāng)然如此擴(kuò)展后需要添加大容量存儲設(shè)備，以存儲數(shù)據(jù)。EPG是PVR/DVR上不可或缺的軟件之 一，預(yù)先提供節(jié)目給用戶，用戶通過預(yù)定的方式下“訂單”，PVR/DVR根據(jù)用戶的預(yù)定情況實(shí)現(xiàn)節(jié)目的自動(dòng)錄制功能。目前EPG功能比較流行的做法是：在 PC機(jī)上用Web Service實(shí)現(xiàn)服務(wù)端，在PVR/DVR上實(shí)現(xiàn)客戶端，由于Web Service利用SOAP協(xié)議交互。為此，EasySoap浮出水面，利用該開源項(xiàng)目，可以很方便開發(fā)出Linux上的EPG客戶端，實(shí)現(xiàn)與Web Service的交互。
七、媒體播放軟件實(shí)現(xiàn)
該功能也可認(rèn)為是STB的擴(kuò)展，是PVR/DVR功能的一部分。媒體播放器我們選用功能強(qiáng)大的mplayer，這是Linux軟件系統(tǒng)下又一個(gè)出色的開源軟件，支 持格式眾多，包括很多流媒體在內(nèi)，移植mplayer也比較簡單。參見網(wǎng)站：http://www.mplayerhq.hu/
八、VOD實(shí)現(xiàn)
VOD是STB交互功能的增強(qiáng)，因?yàn)槲覀円呀?jīng)移植了Embedded Mozilla以及mplayer，VOD功能可以利用這兩個(gè)軟件順利實(shí)現(xiàn)，需要做的工作只是在Embedded Mozilla中如何判斷當(dāng)前的連接是一個(gè)媒體文件，以判斷是否需要打開mplayer進(jìn)行播放。
九、軟件遠(yuǎn)程更新問題
雖然目前用戶要在STB設(shè)備上實(shí)現(xiàn)軟件遠(yuǎn)程更新的需求并不突出，但軟件遠(yuǎn)程更新問題是降低維護(hù)費(fèi)用一個(gè)強(qiáng)有力的手段。STB的遠(yuǎn)程軟件更新可以采用主動(dòng)或 被動(dòng)的方式，主動(dòng)的方式就是由用戶手動(dòng)去下載最新軟件，實(shí)現(xiàn)升級；被動(dòng)方式就是由STB開發(fā)商根據(jù)STB的信息主動(dòng)提示用戶更新，類似于window 2000/XP的升級程序。考慮到STB的特殊性，比如升級過程中可能發(fā)生意外，掉線等情況，建議采用由用戶手動(dòng)去下載軟件進(jìn)行升級的方式。
具體實(shí)現(xiàn)方法是：在STB上開發(fā)專門用于軟件升級的程序，該程序通過HTTP/FTP下載最新應(yīng)用程序到本地，然后實(shí)現(xiàn)STB上軟件的升級。由于系統(tǒng)上空 間通常比較緊張，一旦升級失敗，極有可能造成系統(tǒng)不能啟動(dòng)的情況，解決辦法往往是增加內(nèi)存空間，先備份先前的系統(tǒng)，如果升級成功，再刪除，如果失敗，則恢 復(fù)先前系統(tǒng)。
十、小結(jié)
Linux由于其開源特性、出色的網(wǎng)絡(luò)功能和眾多的開源項(xiàng)目支持，正越來越成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者關(guān)注的目標(biāo)之一。相信越來越多的嵌入式開發(fā)者將加入到Linux軟件系統(tǒng)這個(gè)行列中來。
本文提出的僅僅是解決方案，實(shí)際開發(fā)中，從硬件設(shè)計(jì)到軟件開發(fā)是一個(gè)相當(dāng)漫長的過程，軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)、硬件的調(diào)試、軟件的開發(fā)、軟件的測試、系統(tǒng)的集成測試等過程都會(huì)遇到攔路虎，很多意想不到的問題會(huì)時(shí)不時(shí)地忽然冒出來。
為此，在STB項(xiàng)目開發(fā)中，硬件的設(shè)計(jì)過程需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)的硬件工程師，以盡量縮短硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試的時(shí)間。軟件系統(tǒng)中上層應(yīng)用的開發(fā)過程建議開發(fā)者采用 OO的思想，同時(shí)在開發(fā)中運(yùn)用設(shè)計(jì)模式，以防開發(fā)過程各種意想不到的變化。另外，值得一提的是，很多項(xiàng)目中，開發(fā)人員認(rèn)為只有硬件開發(fā)完成后才能進(jìn)行軟件 的開發(fā)，這是一種誤解。事實(shí)上，軟硬件開發(fā)的過程可以同步進(jìn)行，在硬件開發(fā)階段可以同時(shí)進(jìn)行上層軟件的開發(fā)，這樣可以盡可能加快產(chǎn)品走向市場的步伐。
隨著STB 上Linux軟件系統(tǒng)方案解決，相信廣大的用戶的生活會(huì)更加方便快捷。
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