嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)在數(shù)字機(jī)頂盒的應(yīng)用

唐筱筱

20132365019數(shù)字機(jī)頂盒作為數(shù)字電視客戶(hù)端接受裝置設(shè)備的數(shù)字的視機(jī)頂盒，其核心技術(shù)就是采用32位芯片的嵌入式技術(shù)。

數(shù)字電視機(jī)頂盒接收來(lái)自各種傳輸介質(zhì)的數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)和各種數(shù)據(jù)信息，通過(guò)解調(diào)、解復(fù)用、解碼和音、視頻編碼(或者通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)解析模塊)，可以在模擬電視機(jī)上觀看數(shù)字電視節(jié)目和各種數(shù)據(jù)信息。總的來(lái)說(shuō)，數(shù)字電視機(jī)頂盒負(fù)責(zé)接收數(shù)字電視節(jié)目、處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和完成多種應(yīng)用的解析?；谇度胧较到y(tǒng)STB的硬件結(jié)構(gòu)嵌入式微處理器

嵌入式系統(tǒng)的核心就是嵌入式微處理器，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能。微處理器提供一個(gè)可編程的硬件平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制。在本系統(tǒng)中我們選擇了32位高性能微處理器TinyRiscEZ4103MIPS，其處理速度達(dá)到108MHz。內(nèi)部包括通用寄存器系統(tǒng)控制處理器(CP0)、算術(shù)邏輯單元(ALU)和移位器。寄存器支持源操作數(shù)執(zhí)行單元，并將處理結(jié)果存入舊的寄存器；CPO處理包括中斷在內(nèi)的例外事件ALU完成算術(shù)與邏輯運(yùn)算，以及計(jì)算地址等操作，移位器主要完成移位操作?；谇度胧较到y(tǒng)STB的軟件設(shè)計(jì)在STB上搭建pSOS操作系統(tǒng)

STB平臺(tái)存在大量的芯片和外設(shè)，一個(gè)嵌入式控制系統(tǒng)也因此要控制和監(jiān)視很多設(shè)備，要求有實(shí)時(shí)響應(yīng)，同時(shí)要處理大量任務(wù)切換、通信和同步工作。這樣就要求在STB平臺(tái)上搭建一個(gè)RTOS。通常我們選用pSOS操作系統(tǒng)作為STB應(yīng)用的平臺(tái)。

pSOS操作系統(tǒng)是一個(gè)模塊化的高性能RTOS，專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。它提供一個(gè)基于開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的、徹底的多任務(wù)環(huán)境。pSOS系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圍繞著pSOS實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核集成了基于標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的和獨(dú)立編碼的各種功能的軟件模塊。pSOS系統(tǒng)不和硬件發(fā)生絲毫關(guān)系，它與硬件通過(guò)BSP來(lái)聯(lián)系。用戶(hù)在配置表中定義應(yīng)用程序環(huán)境和相關(guān)的硬件，在開(kāi)始執(zhí)行環(huán)境和目標(biāo)環(huán)境中進(jìn)行配置，從而滿(mǎn)足不同的硬件環(huán)境。IP機(jī)頂盒IP機(jī)頂盒是最近出現(xiàn)的,是基于Internet協(xié)議(IP)的機(jī)頂盒,它為家庭提供了電視機(jī)和寬帶網(wǎng)絡(luò)

之間的接口,通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)家庭電視與Internet網(wǎng)絡(luò)上數(shù)字內(nèi)容服務(wù)的交互。IP機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視節(jié)目,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)基于訂閱和點(diǎn)播的新型多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)的功能。根據(jù)IP機(jī)頂盒的功能分析,系統(tǒng)組成的模塊結(jié)構(gòu),主要包括：（1）核心模塊:作為系統(tǒng)的核心,核心模塊包括嵌入式處理器、程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,負(fù)責(zé)整個(gè)工作狀況和資源的管理與調(diào)度。（2)視頻處理模塊:實(shí)現(xiàn)視頻信息的解碼與輸出功能,支持多種格式的視頻類(lèi)型。3)網(wǎng)絡(luò)接口模塊:與普通的機(jī)頂盒相比,

IP機(jī)頂盒增加了許多基于IP網(wǎng)絡(luò)的操作功能。

(4)人機(jī)交互模塊:包括鍵盤(pán)輸入、遙控操作與顯示輸出模塊。（5）系統(tǒng)擴(kuò)展模塊:目前主要預(yù)留了主USB接口,方便系統(tǒng)掛接USB硬盤(pán),實(shí)現(xiàn)本地化的視頻息解碼與輸出。

IP機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是一個(gè)典型的多功能嵌入式系統(tǒng),所以有人提出的基于ARM9處理器與WIN

CE操作系統(tǒng)平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)方案,具有功能豐富、使用方便、擴(kuò)展靈活等優(yōu)點(diǎn)?；贏RM9的嵌入式處理器非常適合于對(duì)控制代碼的處理,如圖形接口和一些數(shù)據(jù)應(yīng)用程序之類(lèi)的子系統(tǒng),它們通過(guò)ARM調(diào)用有效的處理機(jī)制,就可以對(duì)軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。雖然ARM處理器具有一定的數(shù)據(jù)處理能力,但其功能往往不能滿(mǎn)足多媒體數(shù)據(jù)的高速處理要求,通常需要在視頻處理模塊設(shè)計(jì)中使用協(xié)處理器。在選擇協(xié)處理器時(shí),一般有兩種思路可供考慮。一種是采用專(zhuān)用的多媒體處理芯片,另一種是采用通用的DSP。考慮到第一種設(shè)計(jì)思路帶有很強(qiáng)的定制性,故本設(shè)計(jì)采用通用DSP作為協(xié)處理器?？偨Y(jié)IP機(jī)頂盒不僅支持IPTV業(yè)務(wù),同時(shí)還將在交互式多媒體領(lǐng)域發(fā)揮作用。為此

設(shè)計(jì)了一種基于ARM9和DSP的嵌入式系統(tǒng)的IP機(jī)頂盒,DSP和ARM雙核協(xié)調(diào)工作,為集成更多應(yīng)用功能提供了一種方法。在該設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮中間件的作用,使機(jī)頂盒具有功能擴(kuò)展和平滑升級(jí)的能力,具有強(qiáng)大的生命力。