數字機頂盒人機交互組件的設計

三網(wǎng)融合和信息技術(shù)的發(fā)展引發(fā)了有線(xiàn)電視的數字化整體平移，數字電視機頂盒則是終端用戶(hù)接收數字電視和CATV寬帶綜合服務(wù)的平臺。數字電視機頂盒不可缺少的模塊是用戶(hù)交互組件的設計與實(shí)現，其目標是以簡(jiǎn)單的方式提供對電視屏幕的選擇控制，同時(shí)提供可視反饋信息和瀏覽[1]。遙控接收是最主要和最便利的用戶(hù)交互組件，軟件位于嵌入式系統的上層。

1 交互組件的基本工作原理與鍵值規范

遙控器將遙控信號(二進(jìn)制脈沖碼)調制在38 kHz的載波上,經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管,轉化為紅外信號發(fā)射給遙控紅外接收模塊，后者將用戶(hù)指令轉換成相應的鍵值，發(fā)送給嵌入式系統來(lái)執行相應的處理和操作，從而實(shí)現人機交互[2]。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種,其中最為常用的是脈沖寬度調制碼(PWM)、脈沖位置調制碼(PPM)和RC5(Remote Control 5)碼等[3]。本系統交互遙控器組件設計采用符合Philips RC5P標準的信號，RC5碼的格式如圖1所示[4]。


2 交互組件軟件設計與實(shí)現

交互實(shí)現的流程是：遙控信號觸發(fā)一個(gè)中斷并將接收到的碼值存入一指定的緩沖器中，同時(shí)發(fā)送一個(gè)信號給應用程序中專(zhuān)門(mén)負責接收遙控器按鍵值的任務(wù)。此任務(wù)不斷地讀取遙控信號，一旦檢測到信號，就到指定的緩沖器中將碼值讀出，再按照事先規定好的遙控器碼值對應表轉換為應用程序可以識別的鍵，并通過(guò)消息隊列發(fā)送給用戶(hù)接口界面程序，由它對按鍵進(jìn)行響應，并進(jìn)行相應的處理操作[2]。首先構造遙控器相關(guān)的狀態(tài)及數據類(lèi)型如下：

遙控器脈沖的類(lèi)型
typedef struct PULSE {
u_int32 length;
bool high;
bool shortpulse;
bool longpulse;
bool interwordpulse; } PULSE, * PPULSE;

遙控器狀態(tài)枚舉變量

enum irstate
{
STATE_HEADER_SEARCH,
STATE_MODE_SEARCH,
STATE_TRAILER_SEARCH,
STATE_CUSTOMER_SEARCH,
STATE_BSKYBMODE_SEARCH,
STATE_CMD_SEARCH,
STATE_SFT_SEARCH
};

遙控器解碼應用的類(lèi)型
typedef struct IRDECODE_INSTANCE {
enum irstate current_state;
u_int32 packet;
u_int32 last_packet;
u_int32 num_bits;
u_int32 prev_bit;
u_int32 mid_bit;
u_int32 last_cnxtcode;
bool sent_key_up;
bool last_matched;
}IRDECODE_INSTANCE,*PIRDECODE_INSTANCE;

交互組件的軟件模塊主要完成初始化、中斷處理、鍵值信號處理等任務(wù)。

2.1 初始化

組件初始化通過(guò)一些函數模塊主要完成以下任務(wù)：

（1）初始化定時(shí)器、端口引腳。通過(guò)軟件函數分別實(shí)現前/后端硬件和端口的初始化。
（2）檢測端口初始化是否完成，設置寄存器值，創(chuàng )建信號量，當有中斷時(shí)給解碼任務(wù)發(fā)送消息。
（3）使能中斷，啟動(dòng)中斷處理程序。
為了提高交互組件響應的快速性，在初始化過(guò)程中需要以較高的優(yōu)先級配置遙控器中斷寄存器。

2.2 中斷處理

中斷處理函數先將接收到的脈沖信號存入先進(jìn)先出（FIFO）存儲器，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號，觸發(fā)中斷處理程序從FIFO存儲器中讀出信號，存入緩存，再發(fā)送一個(gè)消息觸發(fā)解碼任務(wù)，從而進(jìn)行脈沖信號的解碼處理。

2.3 鍵值信號處理

接收到中斷處理程序發(fā)出的消息后，鍵值處理任務(wù)啟動(dòng)，讀取緩存中的信號值，并調用ir_state_change()函數來(lái)實(shí)現信號的解碼，從RC5碼中得到系統能夠識別的鍵值，取得與表1中相應的鍵值，發(fā)送鍵值消息到Process_keystroke()函數，嵌入式系統主CPU根據接收到的具體IR鍵值和對應的功能完成相應的操作。IR_Decode()函數實(shí)現鍵值信號處理即脈沖信號解碼過(guò)程，流程如圖3所示。

具體實(shí)現代碼：

void IR_Decode(void * pinst_decode, PIRRX_DATAINFO
pdatainfo, PIRRX_KEYINFO pkeyinfo)
{ PIRDECODE_INSTANCE pinstance;
u_int16 count;
pinstance =(PIRDECODE_INSTANCE)pinst_decode;
count = query_data(pdatainfo->iwrite, pdatainfo->iread);
while (count > 0)
{trace_new(TR_IRD,nRC5DECOD: IRData 0x%8.8X ,
pdatainfo->data[pdatainfo->iread]);
pinstance->current_state = ir_state_change(pinstance, pdatainfo,
count, pkeyinfo);
count = query_data(pdatainfo->iwrite, pdatainfo->iread);
}
}

3 系統測試與運行

作為一種支持光纜與同軸電纜混合網(wǎng)(HFC)綜合業(yè)務(wù)的嵌入式電子設備，在數字電視機頂盒樣機上進(jìn)行調試，并運行基于電纜調制解調器（Cable Modem）的網(wǎng)絡(luò )接入和數字電視接收服務(wù)，運行效果良好，人機交互響應快、時(shí)延小。運行測試效果圖如圖4所示。

本文設計實(shí)現了能支持數字電視、數據廣播等綜合業(yè)務(wù)機頂盒的交互組件的數據結構、軟件流程，并在嵌入式操作系統VxWorks軟件環(huán)境下完成了調試運行，運行結果滿(mǎn)足人機交互的業(yè)務(wù)需求和實(shí)時(shí)性要求。