內(nèi)容簡介：

基于三洋半導(dǎo)體軟硬件分離平臺上，已經(jīng)開發(fā)了雙向CA,、雙向數(shù)據(jù)廣播等應(yīng)用,，實(shí)現(xiàn)了VOD、卡拉OK,、電視彩票,、通用瀏覽器、股票廣播等功能,。另外,，機(jī)頂盒的基本功能、OSD也都可以由第三方軟件公司在其硬件平臺上開發(fā),。這些功能不再像以前全部由機(jī)頂盒廠家統(tǒng)一集成,，可以由不同的公司獨(dú)立開發(fā),，單獨(dú)放到機(jī)頂盒中使用，并可以單獨(dú)更換,。如果不是實(shí)現(xiàn)了軟硬件分離,，這種獨(dú)立的軟件開發(fā)幾乎是不可能的。

前言：

目前,，機(jī)頂盒平臺軟硬件緊密結(jié)合,、密不可分，所有的軟件都由機(jī)頂盒廠家進(jìn)行集成,，為了應(yīng)付不同的運(yùn)營商客戶五花八門的界面及應(yīng)用,，機(jī)頂盒廠家要付出很大的軟件開發(fā)成本，導(dǎo)致機(jī)頂盒價(jià)格居高不下,。

數(shù)字電視軟硬件分離機(jī)頂盒平臺是一種十分開放的數(shù)字電視應(yīng)用技術(shù)平臺,，在該硬件平臺上可以允許第三方軟件公司獨(dú)立開發(fā)應(yīng)用程序給運(yùn)營商使用。即使在機(jī)頂盒分發(fā)到用戶以后,，也可以單獨(dú)開發(fā)新的功能模塊并下載到機(jī)頂盒中運(yùn)行,，而不再通過機(jī)頂盒廠家集成測試，打破了傳統(tǒng)數(shù)字電視封閉的軟件開發(fā)模式,，減輕了機(jī)頂盒廠家的軟件開發(fā)壓力,。隨著時(shí)間的推移，根據(jù)運(yùn)營需要,，可以很容易增加新的功能模塊,。

值得一提的是，在該平臺上可以很容易支持任何標(biāo)準(zhǔn)CA的開發(fā),，以及任何標(biāo)準(zhǔn)批量使用的CA的集成,，CA庫文件不需大量擴(kuò)散，可以提高智能卡CA的安全性,。

一,、數(shù)字電視軟硬件分離的必要性

以前的數(shù)字電視技術(shù)的開發(fā)是一種非常封閉的開發(fā)模式：芯片廠家提供給機(jī)頂盒廠家芯片和軟件開發(fā)環(huán)境，再由機(jī)頂盒廠家在這個(gè)平臺上開發(fā)應(yīng)用程序,。CA,、數(shù)據(jù)廣播等幾乎所有第三方應(yīng)用軟件的任何集成和改動(dòng)都需要機(jī)頂盒廠家參與，其他專業(yè)的軟件開發(fā)商很難插手,，限制了軟件的來源與選擇，大大加重了機(jī)頂盒廠家的軟件開發(fā)壓力,，也造成了高度軟硬件捆綁的技術(shù)模式,。機(jī)頂盒廠家集成的CA、數(shù)據(jù)廣播等軟件越多,，機(jī)頂盒種類越多,，所面臨的運(yùn)營商客戶越多,，這種壓力就越大。這種情況下,，升級改進(jìn)工作將變得非常繁雜,。機(jī)頂盒廠家僅僅能滿足于發(fā)放平移機(jī)頂盒之前的軟件需求。批量使用后,，即使發(fā)現(xiàn)問題,，也都無可奈何，更何況增加新的功能了,。

軟硬件分離后的CA,、數(shù)據(jù)廣播、中間件及其它應(yīng)用軟件可以由不同的軟件公司獨(dú)自開發(fā),，這些應(yīng)用軟件可以單獨(dú)提供給運(yùn)營商使用,，每種軟件可以獨(dú)立更換升級，機(jī)頂盒廠家只生產(chǎn)含有基本功能的裸機(jī),，基于這種軟硬件分離下的機(jī)頂盒軟件平臺,，軟件開發(fā)就變成了一個(gè)長期改進(jìn)增加功能的過程，而不像早期已經(jīng)平移的軟硬件捆綁的機(jī)頂盒,，在出廠后,，幾乎一次定終身。

在原來軟硬件捆綁的模式下,，軟件成熟的緩慢制約了芯片的更新?lián)Q代,，進(jìn)入市場最早的機(jī)頂盒芯片獲得了大規(guī)模運(yùn)用，但卻不是最先進(jìn)的,。軟硬件分離后,，可以有更多的芯片廠家參與競爭，有線電視運(yùn)營商可以充分從快速發(fā)展的芯片技術(shù)中獲益,，可以讓最新的芯片技術(shù)服務(wù)廣電,，而不是付出更多的代價(jià)一直使用3年甚至5年前落后的機(jī)頂盒芯片產(chǎn)品。

二,、機(jī)頂盒硬件平臺的選擇

機(jī)頂盒好比是一座樓房,，硬件平臺就是這個(gè)樓房的地基和框架，一旦成型不可更換,。軟件就是這座樓各個(gè)房間中的裝飾和居民了,。如果地基不好，樓房不可能蓋高,，檔次也低,，住的人自然就少。和樓房的地基一樣,，機(jī)頂盒的硬件決定了機(jī)頂盒性能的高低和功能擴(kuò)展的多少,。所以,，運(yùn)營商和機(jī)頂盒廠家在專注挑選性價(jià)比高的機(jī)頂盒硬件平臺時(shí)，首先要注意以下幾點(diǎn)：

１,、采用先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝,，例如，采用90納米工藝的芯片比采用130納米工藝的芯片性能高,，而且

降價(jià)空間大,，功耗也低。
２,、芯片時(shí)鐘及處理速度足夠高,，這樣將來可以擴(kuò)展更多需要處理速度高的應(yīng)用程序。
３,、要選擇含較通用CPU的機(jī)頂盒芯片,，例如ARM系列。
４,、考慮安全因素,，要選用知名的國際大品牌的機(jī)頂盒芯片。

下面將含有ARM內(nèi)核的三洋LC74189和意法的STM5105性能進(jìn)行比較如下：
 

     從以上對比可以看出,，三洋的LC74189具有非常明顯的優(yōu)勢,，已經(jīng)經(jīng)過大批量使用的檢驗(yàn)，使用的是嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的ARM9CPU,，并且是采用先進(jìn)的90nm技術(shù)工藝,，將QAM解調(diào)器直接和后端解碼集成在了一起。所以本設(shè)計(jì)就以基于該機(jī)頂盒芯片的軟硬件平臺為例,，介紹機(jī)頂盒軟硬件分離的原理與實(shí)現(xiàn),。同時(shí)，該芯片還有長城無卡CA安全管理硬件模塊,，同時(shí)也可以支持其他任何標(biāo)準(zhǔn)的CAS,。

三、軟件平臺的組成

    軟件平臺是介于硬件應(yīng)用API之間的軟件部分,，包含操作系統(tǒng),、硬件驅(qū)動(dòng)、MMU管理,、安全管理等模塊,、向量管理以及應(yīng)用接口等模塊，是一種功能強(qiáng)大的開放的軟件平臺,，給編程者提供了豐富的軟件接口,，可以讓不同的軟件公司基于該平臺開發(fā)各種應(yīng)用，其中包括比較重要的CA應(yīng)用程序。整個(gè)軟件平臺的框架如下：

四,、軟件平臺的作用

    機(jī)頂盒軟硬件分離后的軟件平臺，介于硬件和應(yīng)用程序之間,，在一定意義上也可以稱作一種中間件,，但和人們理解的傳統(tǒng)中間件有所不同。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)CA,、瀏覽器等功能,，使得有的部分更靠近硬件，所以還需要提供和硬件驅(qū)動(dòng)相關(guān)的接口,。例如對DVB CA信息的接收,，還有用于排錯(cuò)的串口收發(fā)等功能接口。如果一定要把這種軟件平臺理解成中間件,，那么它應(yīng)該是很靠近底層的中間件,。該軟件平臺是由日本三洋半導(dǎo)體公司委托山東泰信電子，結(jié)合廣西廣電網(wǎng)絡(luò)公司的實(shí)際應(yīng)用,，制定的一個(gè)開放的軟件平臺接口標(biāo)準(zhǔn),，目的是降低機(jī)頂盒軟件開發(fā)技術(shù)門檻，方便運(yùn)營商自己開發(fā)CA等涉及自己利益的應(yīng)用程序,，把握主動(dòng)權(quán),。因?yàn)楦鱾€(gè)模塊單獨(dú)增減改進(jìn)，可以隨著時(shí)間的推移,，逐漸地根據(jù)運(yùn)營的需要增加功能模塊,，而這些功能模塊在運(yùn)營商開始平移時(shí)很難想到。這樣,，需要增加的功能模塊可以由運(yùn)營商選擇不同的專業(yè)軟件公司開發(fā),，不需要找機(jī)頂盒廠家解決。例如,，在發(fā)現(xiàn)了所使用CA的安全問題后也很容易改進(jìn),，而不像現(xiàn)在那樣束手無策。

    值得一提的是,，這種結(jié)構(gòu)允許第三方軟件公司開發(fā)的中間件作為一個(gè)單獨(dú)的模塊放到機(jī)頂盒中運(yùn)行,，將來可以獨(dú)立更換。運(yùn)營商完全不用擔(dān)心將來中間件的升級問題,。在這個(gè)軟硬件分離的平臺上,，已經(jīng)有了基于瀏覽器和JAVA的中間件等模塊，進(jìn)一步屏蔽了與硬件相關(guān)的部分,，山東泰信幫助廣西廣電網(wǎng)絡(luò)開發(fā)雙向數(shù)據(jù)廣播等應(yīng)用,，實(shí)現(xiàn)了VOD、卡拉OK,、電視彩票,、通用瀏覽器,、股票廣播等功能。這些功能不再像以前全部由機(jī)頂盒廠家統(tǒng)一集成,，可以由不同的公司獨(dú)立開發(fā),，單獨(dú)放到機(jī)頂盒中使用。在廣西參與這種開發(fā)的公司有近十家,，由山東泰信協(xié)助廣西廣電做總集成,。如果不是實(shí)現(xiàn)軟硬件分離，這種協(xié)作幾乎是不可能的,。

五,、軟硬件分離平臺下實(shí)現(xiàn)CA的例子

    CA是機(jī)頂盒中最為重要的一部分，以往也是機(jī)頂盒廠家使用CA廠家提供的庫文件進(jìn)行集成的一部分,，不但集成測試復(fù)雜耗時(shí),，同時(shí)也是造成CW擴(kuò)散泛濫的一個(gè)重要原因。而利用基于LC74189的軟硬件分離技術(shù),，這項(xiàng)集成完全可以由CA廠家一方獨(dú)立完成,，不需要互相提供任何的庫文件，避免了集成過程中需要加強(qiáng)保密,、聯(lián)合測試等耗時(shí)費(fèi)力的工作,，還可以很大程度上避免CW共享情況的出現(xiàn)，而運(yùn)營商還可以獲得一個(gè)高性價(jià)比的機(jī)頂盒,。

    因?yàn)榛贚C74189的開發(fā)平臺已經(jīng)集成了設(shè)計(jì)CA所需要的各項(xiàng)基礎(chǔ)功能,，所以，在基于LC74189的軟硬件分離基礎(chǔ)上開發(fā)CA,，僅需要簡單地做以下工作：

    1,、利用系統(tǒng)提供的操作系統(tǒng)接口，創(chuàng)建各種線程,，建立運(yùn)行環(huán)境,。
    2、如果是智能卡CA,，利用系統(tǒng)提供的SMART卡板驅(qū)動(dòng),，開發(fā)SMART卡的相關(guān)功能。也可以直接應(yīng)用本系統(tǒng)提供的T0,、T1等協(xié)議,。
    3、利用系統(tǒng)提供的DEMUX驅(qū)動(dòng),，完成各種收表的動(dòng)作,。
    4、提供給系統(tǒng)所需要的接口，例如：開始,、停止解碼,、設(shè)置年齡等級、工作時(shí)段,、獲取授權(quán)信息等等,，以便完成CA的各種功能。
    5,、在該軟硬件平臺上進(jìn)行編譯，生成可執(zhí)行文件,，由運(yùn)營商單獨(dú)下載到機(jī)頂盒中運(yùn)行,，而完全不經(jīng)過機(jī)頂盒廠家。

    從以上的工作可以看出,，不但移植時(shí)的工作與傳統(tǒng)的集成相比要簡單許多,，而且關(guān)鍵是集成的環(huán)境非常獨(dú)立，CA與機(jī)頂盒其他軟件可以分別由不同的公司獨(dú)立完成并測試,，CA的集成完全可以交由CA廠商或者運(yùn)營商來獨(dú)立完成,， 通過運(yùn)營商前端下載服務(wù)器下載到機(jī)頂盒中執(zhí)行，還可以使用原來的智能卡,。

    由于提供了開發(fā)CA的高層接口,，無論是重新開發(fā)CA還是移植現(xiàn)成的CA都非常方便。既然連最復(fù)雜的CA應(yīng)用都可以在軟硬件分離基礎(chǔ)上開發(fā),，那么其它的應(yīng)用,，例如股票，瀏覽器,，界面等等,，則更容易在軟硬件分離平臺上實(shí)現(xiàn)。

    現(xiàn)在,，這個(gè)基于LC74189的軟硬件分離開發(fā)平臺測試版本,，可以在山東泰信電子公司網(wǎng)站：www.taixin.cn/bbs 上免費(fèi)下載。

六,、實(shí)現(xiàn)軟硬件分離的意義

    數(shù)字電視軟硬件分離,，從根本上打破了長期禁錮廣電進(jìn)入良性發(fā)展的軟硬件捆綁的舊模式。讓軟件開發(fā)隨著運(yùn)營需要的變化而不斷完善,、增加新的功能模塊,，而不僅僅是把業(yè)務(wù)限定在一個(gè)近乎固定功能的網(wǎng)絡(luò)上，并且會大幅度降低平移成本,，這也是許多廣電的愿望,。

   后轉(zhuǎn)換時(shí)代，許多廣電對已經(jīng)平移的網(wǎng)絡(luò)作了深刻的總結(jié)，如何經(jīng)營,，是廣電人共同關(guān)心的話題,。

    還沒有進(jìn)行轉(zhuǎn)換的運(yùn)營商可以借鑒先行者的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。應(yīng)該說,，機(jī)頂盒的軟硬件捆綁,，不能獨(dú)立進(jìn)行各個(gè)軟件的改進(jìn)升級，增加新的應(yīng)用更加困難,，壓縮了運(yùn)營商進(jìn)行增值應(yīng)用的空間,，是已經(jīng)平移過的運(yùn)營商得到的最大教訓(xùn)。另外,，CA方面,，在發(fā)現(xiàn)安全隱患后無法采取技術(shù)手段彌補(bǔ)，讓運(yùn)營商感到不安全,，也是軟硬件捆綁后的另一大后患,。這些教訓(xùn)值得那些還沒有進(jìn)行平移的運(yùn)營商吸取，以避免再走同樣的彎路,。