交互式數字電視中的嵌入式系統

當今的集成數字電視接收機解碼器，即數字機頂盒(STB)已不再只是簡(jiǎn)單的音頻／視頻解調器／解擾器。它們是圖形豐富的多媒體終端，擁有功能強大的CPU (>150MIPS)和大量的嵌入代碼(>4MB)。大多數機頂盒還包括一個(gè)Java運行時(shí)間環(huán)境作為其首選平臺，用于運行應用程序并支持交互式數字家庭娛樂(lè )與服務(wù)。這些設備將會(huì )整合數字視頻錄像(DVR)等新技術(shù)和用以連接的其它模式(V.90、DOCSIS、802.11b等)，并發(fā)展成為諸如家庭網(wǎng)關(guān)與媒體服務(wù)器等復雜產(chǎn)品。
對于這些先進(jìn)設備而言，到目前為止還沒(méi)有形成一個(gè)統一的標準。之所以有如此多的選擇，其原因包括：市場(chǎng)的高速增長(cháng)、眾多競爭者的市場(chǎng)細分(關(guān)于最佳技術(shù)，各個(gè)競爭者都有其自己的觀(guān)點(diǎn))以及技術(shù)的不斷發(fā)展。
對于那些希望從晶圓廠(chǎng)商的革新中獲益的消費電子產(chǎn)品制造商(CEM)而言，他們必須應對大量的標準，從各種中間件中進(jìn)行選擇，以及適應功能上的實(shí)質(zhì)性變化。
風(fēng)河公司除了提供業(yè)界領(lǐng)先的實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)與開(kāi)發(fā)工具外，還提供獨特的軟件技術(shù)組合，用于滿(mǎn)足當今交互式數字電視(iDTV)市場(chǎng)的各種需要，其中包括：
聯(lián)網(wǎng)與連接：多種多樣的有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)連接及聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧；
?數字媒體框架(DMF)：一種模塊化交互式數字電視架構，它允許硬件平臺的快速配置和更改控制；
?WindML：用于嵌入式多媒體應用程序的基礎圖形、視頻和音頻技術(shù)；
?JWorks：一種以較小內存空間提供高性能的最佳嵌入式Java解決方案；
?面對家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado：用于寬帶接入家庭網(wǎng)關(guān)的集成化軟件平臺和開(kāi)發(fā)環(huán)境。

連通性
該公司的外圍設備支持包括各種硬件設備的初始化代碼，以及嵌入式iDTV卡必須支持的各種硬件外圍設備驅動(dòng)程序。典型的驅動(dòng)程序包括串行、以太網(wǎng)、定時(shí)器及ATA／IDE外圍設備。

數字媒體框架
通過(guò)強調經(jīng)現有接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)那些不常用的隱藏組件，風(fēng)河的通用軟件平臺提供了適用于交互式數字電視設備的基礎結構(圖1)。消費電子產(chǎn)品制造商可從此數字媒體框架獲取如下益處：
?一種低級的功能性基礎，在此基礎上可創(chuàng )建跨平臺的可移植應用程序。
?一種可移植、模塊化架構，它允許通過(guò)一個(gè)硬件抽象層快速配置和更改對該硬件平臺的控制。
?一種獨立于平臺的可裁剪架構，可以對其進(jìn)行擴展，以支持多中間件平臺，如MHP與專(zhuān)有環(huán)境。

WindML 圖形
圖形與用戶(hù)友好的輸入是高級交互式數字電視設備的核心功能。為了滿(mǎn)足消費者的期望，交互式數字電視設備必須使用諸如圖形處理器、液晶顯示屏、視頻芯片組、音頻處理器及輸入設備等技術(shù)來(lái)完成任務(wù)。在整合這些技術(shù)的同時(shí)，要保持較小內存占用空間、高可靠性以及最佳的性能是一件富有挑戰性并且非常耗時(shí)的任務(wù)。
WindML(風(fēng)河多媒體庫)支持運行在嵌入式系統中的各種多媒體應用程序，它為各種各樣的架構提供了基礎圖形、視頻和音頻技術(shù)。WindML是一種基于可裁剪架構的多媒體庫。
支持多圖形及視頻層意味著(zhù)可以在電視視頻中覆蓋一個(gè)文本、圖形或完整應用程序的圖形層。風(fēng)河多媒體庫能夠滿(mǎn)足嵌入式設備的所有圖形需求，從而使得開(kāi)發(fā)人員能夠在風(fēng)河的實(shí)時(shí)操作系統中構建豐富的、全比例的嵌入式圖形用戶(hù)界面，并且系統開(kāi)銷(xiāo)很低、能大大縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。

JWorks 嵌入式Java
Java技術(shù)為嵌入式系統開(kāi)發(fā)人員提供了嶄新的機會(huì )，開(kāi)啟了連接、可再編程設備的新篇章。它現在是所有交互式數字電視交互性引擎的主要標準，可為用戶(hù)提供全新的交互式應用程序與服務(wù)。同樣，其本質(zhì)還在于能夠提供可能的最快、最可靠性能，同時(shí)還滿(mǎn)足了機頂盒的成本限制，從而限定了支持它所需要的內存和處理能力。通過(guò)采用風(fēng)河的JWorks產(chǎn)品套件，可以顯著(zhù)加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。
Jworks基于加速Sun兼容技術(shù)——Insignia的Jeode軟件，并包含了嵌入式虛擬機(EVM)和庫，以在VxWorks中運行PersonalJava應用程序(見(jiàn)圖2)。EVM的特性在于一個(gè)動(dòng)態(tài)自適應編譯器(DAC)，它允許開(kāi)發(fā)人員在其目標系統上微調性能與內存大小。
JWorks嵌入式Java解決方案擴展了VxWorks實(shí)時(shí)操作系統的功能，但同時(shí)保留了VxWorks的高可靠性、高可裁剪性、高可移植性、較小內存占用空間以及高性能。
JWorks集成并高效利用了Tornado開(kāi)發(fā)平臺的所有組件。這些組件包括：VxWorks實(shí)時(shí)操作系統、板級支持包(BSP)、設備驅動(dòng)程序、圖形與多媒體庫、文件系統、聯(lián)網(wǎng)與連接協(xié)議以及開(kāi)發(fā)工具等。開(kāi)發(fā)人員可以節省創(chuàng )建和整合一個(gè)高性能JVM通常所需的數百個(gè)“工程師- 月”(一個(gè)工程師在一個(gè)月內完成的工作量)，將精力集中于其應用程序與競爭者應用程序的差異性上。

面對家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado
寬帶Internet接入與基于網(wǎng)絡(luò )服務(wù)日益增強的可用性推動(dòng)了高級網(wǎng)關(guān)設備的發(fā)展。服務(wù)提供商與用戶(hù)均對網(wǎng)關(guān)設備提出了更高級的特性，包括接入共享與安全性、遠程管理以及用于語(yǔ)音和娛樂(lè )的多媒體能力。面向家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado(見(jiàn)圖3)為家庭與小型辦公場(chǎng)所中的所有網(wǎng)關(guān)設備提供了實(shí)際所需的核心功能集。
采用面向家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado，交互式數字電視開(kāi)發(fā)人員可以從一個(gè)單一可信任源中獲得完整的軟件套件，而無(wú)需將不同來(lái)源的聯(lián)網(wǎng)組件組合在一起，然后將它們集成于一個(gè)特殊基板上。在VxWorks中預置了聯(lián)網(wǎng)組件，動(dòng)態(tài)配置接口被鏈接至VxWorks中的SNMP代理上，從而節省了大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間，并縮短了產(chǎn)品的上市時(shí)間。
面向家庭網(wǎng)關(guān)的Tornado為開(kāi)發(fā)人員提供了很強的通用聯(lián)網(wǎng)基礎，并可對此基礎進(jìn)行拓展，以使其能夠支持將來(lái)更高級的功能。

VxWorks 5.x
VxWorks是Tornado II嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(見(jiàn)圖4)的運行組件，它是嵌入式開(kāi)發(fā)行業(yè)應用最為廣泛的實(shí)時(shí)操作系統。它包含了Wind微核的核心功能、高級聯(lián)網(wǎng)支持、功能強大的文件系統、輸入／輸出管理以及C++與其它標準運行的支持。
VxWorks專(zhuān)為高可裁剪性而設計，它使得開(kāi)發(fā)人員可以將緊缺的內存資源分配給其應用程序，而不是操作系統。從需要幾千字節內存的深度嵌入式設計到復雜的高端實(shí)時(shí)系統(需要更多操作系統功能)，開(kāi)發(fā)人員可以從100多個(gè)不同選項中進(jìn)行選擇，從而能夠創(chuàng )建數以百計的不同配置。開(kāi)發(fā)人員還可以在開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用單獨模塊，而在生產(chǎn)系統中省去?！?/P>