CN103226482B - 一种机顶盒引导启动方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机顶盒引导启动方法和装置，首先，根据机顶盒硬件参数向上或向下兼容的特性，在第一引导程序中固定预设第一硬件参数，对包含第一硬件参数的第一引导程序进行CA数字签名，由解密成功后的第一引导程序对机顶盒硬件参数进行初始配置，并将第二引导程序和应用程序加载至内存；然后，由第二引导程序对硬件参数按实际使用的需求进行重新配置；最后，运行应用程序。本发明通过在第一引导程序与应用程序之间增加第二引导程序，可以实现对于不同应用业务的机顶盒硬件参数，可以共享使用相同的第一引导程序签名文件，避免了因硬件参数配置更改而导致的多次重复签名，既保证了机顶盒的高安全性，又缩短了研发周期，并且降低了研发成本。

Description

一种机顶盒引导启动方法和装置

技术领域

本发明涉及机顶盒技术领域，更具体地说，涉及一种机顶盒引导启动方法和装置。

背景技术

机顶盒启动运行时，机顶盒的主芯片首先运行引导程序，通过引导程序对机顶盒的硬件参数进行配置，并加载存储在机顶盒闪存中的应用程序代码，再跳转至应用程序代码，按照引导程序设置的硬件参数运行应用程序。引导程序设置的硬件参数主要包括内存的容量和时钟频率等，对于不同的机顶盒应用业务，应用软件对内存的需求也不同，引导程序中设置的硬件参数也就不同。

为了对付费电视的收看权限进行控制以及保护机顶盒的信息安全，通常在高安全机顶盒中设置CA（Conditional Access，条件接收）卡，对接收到前端发送的密钥和加密的节目信号进行解密。为了保证机顶盒启动的安全性，防止引导程序被非法破解，也需要CA卡厂家对引导程序代码进行数字签名。由于硬件参数在引导程序代码中为固定设置，任何对参数的更改都需要CA卡厂家对更改后的引导程序进行重新签名。现有的引导启动方法是，对不同的应用项目生成不同的引导程序代码，每个引导程序代码都分别提交给CA卡厂家签名，通过运行签名后的引导程序直接对硬件参数进行实际配置，并直接调用应用程序。重复多次的签名增加了机顶盒项目的开发周期，提高了研发成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的引导启动过程中为更改硬件参数配置对引导程序进行多次重复签名而导致研发周期长、成本上升的缺陷，提供一种可缩短研发周期、成本低、引导程序可复用的机顶盒引导方法和装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种机顶盒引导启动方法，通过运行引导程序调用应用程序启动机顶盒，引导程序包括用于对机顶盒硬件参数进行初始配置的第一引导程序，以及用于对硬件参数进行重新配置的第二引导程序，所述方法包括步骤：

S1、运行第一引导程序，根据第一引导程序代码中的第一硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行初始配置；第一硬件参数为在第一引导程序中预设的固定初始参数；

S2、将存储于机顶盒闪存中的第二引导程序代码与应用程序代码加载至机顶盒内存；

S3、对第二引导程序代码和应用程序代码中的至少一个进行校验，判断校验是否通过，若是，则进入步骤S4；

S4、运行第二引导程序，根据第二引导程序代码中的第二硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行重新配置；第二硬件参数为根据机顶盒应用业务实际需要使用的硬件参数，在第二引导程序代码中设置的重配参数，第二硬件参数至少包括第一硬件参数中与实际需要使用的硬件参数有差异的参数；

S5、运行应用程序。

在本发明所述机顶盒引导启动方法中，步骤S1之前，还包括步骤：

S01、将存储于机顶盒闪存中的第一引导程序代码加载至机顶盒内存，第一引导程序包含CA数字签名。

在本发明所述机顶盒引导启动方法中，步骤S01之后，还包括步骤：

S02、对第一引导程序包含的CA数字签名进行解密，判断CA数据签名是否有效，若是，则进入步骤S1；若否，则结束引导启动。

在本发明所述机顶盒引导启动方法中，步骤S2之前，还包括步骤：

S11、判断第一引导程序初始配置的第一硬件参数是否与实际需要使用的硬件参数相同，若是，则进入步骤S12；若否，则进入步骤S2；

S12、将存储于机顶盒闪存中的应用程序代码调用至内存；

S13、对应用程序代码进行校验，判断校验是否通过，若是，则进入步骤S5；若否，则结束引导启动。

在本发明所述机顶盒引导启动方法中，步骤S3中，将第二引导程序代码和应用程序代码作为整体进行校验。

在本发明所述机顶盒引导启动方法中，步骤S3中，对第二引导程序代码和应用程序代码中的至少一个进行校验，判断校验是否通过，若否，则结束引导启动。

本发明还提供一种机顶盒引导启动装置，用于通过运行引导程序调用应用程序启动机顶盒，引导程序包括用于对机顶盒硬件参数进行初始配置的第一引导程序，以及用于对硬件参数进行重新配置的第二引导程序，所述装置包括：

第一引导程序运行模块：用于运行第一引导程序，并根据第一引导程序代码中的第一硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行初始配置；所述第一硬件参数为在第一引导程序中预设的固定初始参数；

第二加载模块：用于将存储于机顶盒闪存中的第二引导程序代码与应用程序代码加载至机顶盒内存；

第二引导程序与应用程序校验模块：用于对第二引导程序代码和应用程序代码中的至少一个进行校验，并判断校验是否通过；

第二引导程序运行模块：用于运行第二引导程序，并根据第二引导程序代码中的第二硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行重新配置；第二硬件参数为根据机顶盒应用业务实际需要使用的硬件参数，在第二引导程序代码中设置的重配参数，第二硬件参数至少包括第一硬件参数中与实际需要使用的硬件参数有差异的参数；

应用程序运行模块：用于运行应用程序。

在本发明所述机顶盒存储芯片烧录装置中，装置还包括：

第一加载模块：用于将存储于机顶盒闪存中的第一引导程序代码加载至机顶盒内存，第一引导程序包含CA数字签名。

在本发明所述机顶盒引导启动装置中，装置还包括：

签名解密模块：用于对第一引导程序包含的CA数字签名进行解密，并判断CA数据签名是否有效。

在本发明所述机顶盒引导启动装置中，装置还包括：

对比模块：用于将第一引导程序初始配置的第一硬件参数与际需要使用的硬件参数进行对比，判断是否有差异；

第三加载模块：用于将存储于机顶盒闪存中的应用程序代码加载至机顶盒内存；

应用程序校验模块：用于对应用程序代码进行校验，并判断校验是否通过。

实施本发明的机顶盒引导启动方法和装置，具有以下有益效果：首先，通过在第一引导程序中根据机顶盒硬件参数向上或向下兼容的特性，固定预设第一硬件参数，对包含第一硬件参数的第一引导程序提交给CA卡厂家签名，使得初始配置的第一硬件参数可以兼容不同应用业务实际需要使用的参数。其次，通过在第一引导程序与应用程序之间增加第二引导程序，由解密成功后的第一引导程序将第二引导程序代码和应用程序代码加载至内存，并由第二引导程序对硬件参数进行重新配置，可以实现对于不同的应用业务，共享使用相同的第一引导程序签名文件，避免了因硬件参数更改而导致的多次重复签名，既保证了机顶盒的安全性，又缩短了研发周期，并且降低了研发成本。最后，通过将第二引导程序代码和应用程序代码作为整体进行校验，既可以保证程序代码的完整性，又可以简化校验算法对不同长度的代码数据进行计算的繁琐处理，提高了系统处理效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的机顶盒引导启动方法所运行的程序在内存中的存储示意图；

图2是本发明第一实施例的机顶盒引导启动方法所运行的程序在内存中的存储示意图；

图3是图2所示本发明第一实施例的机顶盒引导启动方法流程图；

图4是本发明第二实施例的机顶盒引导启动方法流程图；

图5是本发明第三实施例的机顶盒引导启动方法流程图；

图6是本发明第四实施例的机顶盒引导启动装置结构图；

图7是本发明第五实施例的机顶盒引导启动装置结构图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是现有技术的机顶盒引导启动方法所运行的程序在内存中的存储示意图。如图1所示，在现有技术的机顶盒引导启动方法中，通过运行引导程序110调用应用程序120启动机顶盒，机顶盒的主芯片首先将引导程序110由机顶盒闪存加载至内存，通过引导程序110对机顶盒的硬件参数进行配置，并将应用程序120加载至内存，再以引导程序110配置的硬件参数为基础，运行应用程序120。引导程序110中按机顶盒应用业务实际需要使用的硬件参数直接对硬件进行配置，且硬件参数值固定设置于引导程序110的代码中。对于高安全机顶盒，通常需要CA卡厂家对引导程序110进行数字签名。机顶盒硬件参数主要包括内存的容量和时钟频率等，对于不同的机顶盒应用业务，硬件参数不同，举例说明，支持PVR（Personal Video Recorder，个人视频录像）业务的应用程序对机顶盒内存容量的需求为64M字节，而不支持PVR业务的应用程序对机顶盒内存容量的需求较小，为了降低硬件成本，可以将不支持PVR业务的机顶盒的内存配置为32M字节。如果支持PVR业务的机顶盒与不支持PVR业务的机顶盒通过相同的签名引导程序将内存都配置为32M字节，则会影响PVR功能的正常工作。由此可见，采用现有技术，对于不同的应用业务，需要开发不同的引导程序110并进行多次重复签名。

图2是本发明第一实施例的机顶盒引导启动方法所运行的程序在内存中的存储示意图。如图2所示，在本发明的第一实施例中，引导程序包括用于对机顶盒硬件参数进行初始配置的第一引导程序210，以及用于对硬件参数进行重新配置的第二引导程序220，第二引导程序220在内存中的存储位置和调用次序位于第一引导程序210与应用程序230之间。根据机顶盒硬件参数的向上或向下兼容性，在第一引导程序210的代码中对第一硬件参数进行固定预设，比如将机顶盒内存的容量固定预设为32M字节或更小，并由CA卡厂家对第一引导程序进行CA数字签名；对于PVR业务，需要内存配置为64M字节才能正常工作，因此，通过第二引导程序220将内存容量重新配置为64M字节，第二引导程序220执行完毕后再执行应用程序230。

图3是图2所示本发明第一实施例的机顶盒引导启动方法流程图。如图3所示，在本发明的第一实施例中，通过运行图2所示的存储于机顶盒内存中的第一引导程序210，第二引导程序220和应用程序230引导启动机顶盒，方法包括如下步骤：

S310、运行第一引导程序210，根据第一引导程序210代码中的第一硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行初始配置；第一硬件参数为在第一引导程序210中预设的固定初始参数；

S320、将存储于机顶盒闪存中的第二引导程序220代码与应用程序230230代码加载至机顶盒内存；

S330、对第二引导程序220代码和应用程序230代码中的至少一个进行校验，判断校验是否通过，若是，则进入步骤S340；

S340、运行第二引导程序220，根据第二引导程序220代码中的第二硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行重新配置；第二硬件参数为根据机顶盒应用业务实际需要使用的硬件参数，在第二引导程序220代码中设置的重配参数，第二硬件参数至少包括第一硬件参数中与实际需要使用的硬件参数有差异的参数；

S350、运行应用程序230。

在图3示出的本发明的第一实施例中，步骤S310之前，根据硬件参数向下或向上的兼容性，在第一引导程序210的代码中将第一硬件参数固定预设为硬件参数允许的数值范围内的最小值或最大值，比如将内存容量设为32M字节。开发机顶盒项目时，如果实际需要使用的硬件参数值与初始配置的最小值或最大值有差异，则在第二引导程序220中设置实际需要的硬件参数值，比如开发PVR应用业务，需要的内存容量为64M字节，而第一引导程序中将内存容量初始配置为32M字节，为了保证PVR功能的正常运行，将第二引导程序220中的第二硬件参数的内存容量设置为64M字节，再通过运行第二引导程序220将机顶盒的内存容量重新配置为64M字节。除了内存容量外，还可以对时钟频率等硬件参数进行重配。与第一引导程序210相比，第二引导程序220执行的功能较少，只需执行对初始配置与实际需求有差异的硬件参数进行重新配置的功能，以及跳转至应用程序代码230在内存中入口地址的功能。步骤S320和S330中，通过运行第一引导程序210，将第二引导程序220的代码和应用程序230的代码由机顶盒闪存加载至内存，为了保证第二引导程序220的代码和应用程序230的代码在拷贝过程中的数据可靠性，需要预先采用校验算法对第二引导程序220和应用程序230生成校验码，再对第二引导程序220的代码和应用程序230的代码采用相同的校验算法计算得到校验码，验证程序代码数据的完整性。由于增加了第二引导程序220，校验算法需要计算的代码长度由单一的应用程序230代码的大小增加到第二引导程序220代码和应用程序230代码的大小之和，而第二引导程序220代码和应用程序230代码的字节大小也不同，增加了校验算法对不同数据长度的计算复杂度。优选地，为了简化校验处理，在内存中存放应用程序230的存储区域中预留出一部分空间，使得不同应用业务的第二引导程序220和应用程序230的大小之和保持不变，也即将第二引导程序220代码和应用程序230代码作为一个整体进行校验，从而可以提高系统处理效率。如果校验正确，则先跳转至第二引导程序220的入口地址，运行第二引导程序220，将机顶盒硬件参数重新配置为实际使用需要的值。第二引导程序220运行完毕后，再跳转至应用程序230的入口地址，运行应用程序230。优选地，如果校验不正确，则结束引导启动。

图4是本发明第二实施例的机顶盒引导启动方法流程图。如图4所示，在本发明的第二实施例中，步骤S310之前还包括步骤：

S301、将存储于机顶盒闪存中的第一引导程序代码加载至机顶盒内存，第一引导程序包含CA数字签名。

S302、对第一引导程序包含的CA数字签名进行解密，判断CA数据签名是否有效，若是，则进入步骤S310；若否，则结束引导启动。

其它步骤同图3所示第一实施例的机顶盒引导启动方法步骤310-350，此处不再赘述。

在图4示出的本发明的第二实施例中，为了防止机顶盒的引导程序被非法破解，保证机顶盒的安全启动和运行，机顶盒厂家生成第一引导程序代码后，将包含硬件参数的初始最小值或最大值（也即第一硬件参数）的第一引导程序代码提交给CA卡厂家进行数字签名。机顶盒上电时，机顶盒主芯片首先将存储于机顶盒闪存中的第一引导程序代码加载至机顶盒内存，并对包含CA数字签名的第一引导程序进行解密，判断数字签名是否有效，若有效，则运行第一引导程序。由于已经对第一引导程序进行了签名的安全保护，保证了机顶盒引导程序的安全性，因此，可以由解密成功后的第一引导程序直接调用第二引导程序，第二引导程序只需执行硬件参数重配和跳转至应用程序的功能，不必再执行其他引导功能。采用本发明的机顶盒引导启动方法，只需将包含第一硬件参数的第一引导程序提交给CA卡厂家签名，由于第一硬件参数向下或向上兼容硬件参数数值范围内的其它数值（也即第二硬件参数值），所以不同的第二引导程序可以共享使用相同的第一引导程序，并可以由包含第二硬件参数的第二引导程序对硬件参数进行重新配置，使得机顶盒正常启动。因此，对于不同应用业务的硬件配置，可以共享使用相同的签名第一引导程序，无需对只执行硬件参数重配和代码地址跳转功能的第二引导程序进行重复签名，既保证了机顶盒的安全性，又缩短了研发周期，并且降低了研发成本。

图5是本发明第三实施例的机顶盒引导启动方法流程图。如图5所示，在本发明的第三实施例中，步骤S320之前还包括：

S311、判断第一引导程序初始配置的第一硬件参数是否与实际需要使用的硬件参数相同，若是，则进入步骤S312；若否，则进行步骤S320；

S312、将存储于机顶盒闪存中的应用程序代码调用至内存；

S313、对应用程序代码进行校验，判断校验是否通过，若是，则进入步骤S350；若否，则结束引导启动。

在图5示出的本发明的第三实施例中，如果第一引导程序初始配置的第一硬件参数与实际需要使用的硬件参数相同，则跳过第二引导程序，由第一引导程序直接调用应用程序，减少了不必要的系统处理开销。

图6是本发明第四实施例的机顶盒引导启动装置结构图。如图6所示，在本发明的第四实施例中，所述装置用于通过运行引导程序调用应用程序启动机顶盒，引导程序包括用于对机顶盒硬件参数进行初始配置的第一引导程序，以及用于对硬件参数进行重新配置的第二引导程序，装置包括：

第一引导程序运行模块610：用于运行第一引导程序，并根据第一引导程序代码中的第一硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行初始配置；所述第一硬件参数为在第一引导程序中预设的固定初始参数；

第二加载模块620：用于将存储于机顶盒闪存中的第二引导程序代码与应用程序代码加载至机顶盒内存；

第二引导程序与应用程序校验模块630：用于对第二引导程序代码和应用程序代码中的至少一个进行校验，并判断校验是否通过；

第二引导程序运行模块640：用于运行第二引导程序，并根据第二引导程序代码中的第二硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行重新配置；第二硬件参数为根据机顶盒应用业务实际需要使用的硬件参数，在第二引导程序代码中设置的重配参数，第二硬件参数至少包括第一硬件参数中与实际需要使用的硬件参数有差异的参数；

应用程序运行模块650：用于运行应用程序。

优选地，本发明第四实施例的机顶盒引导启动装置还包括：

第一加载模块601：用于将存储于机顶盒闪存中的第一引导程序代码加载至机顶盒内存，第一引导程序包含CA数字签名；

签名解密模块602：用于对第一引导程序包含的CA数字签名进行解密，并判断CA数据签名是否有效。

图7是本发明第五实施例的机顶盒引导启动装置结构图。如图7所示，在本发明的第五实施例中，装置还包括：

对比模块611：用于将第一引导程序初始配置的第一硬件参数与实际需要使用的硬件参数进行对比，判断是否有差异；

第三加载模块612：用于将存储于机顶盒闪存中的应用程序代码加载至机顶盒内存；

应用程序校验模块613：用于对应用程序代码进行校验，并判断校验是否通过。

其它模块同图6所示第四实施例的机顶盒引导启动装置的第一引导程序运行模块610和应用程序运行模块650，此处不再赘述。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种机顶盒引导启动方法，通过运行引导程序调用应用程序启动机顶盒，其特征在于，所述引导程序包括用于对机顶盒硬件参数进行初始配置的第一引导程序，以及用于对硬件参数进行重新配置的第二引导程序，所述第一引导程序内包括第一硬件参数，所述第二引导程序内包括第二硬件参数；其中，所述第一硬件参数为根据机顶盒硬件参数向上或向下兼容的特性在所述第一引导程序中预设的固定初始参数、且是硬件参数允许的数值范围内的最小值或最大值，所述第二硬件参数为根据机顶盒应用业务实际需要使用的硬件参数，在所述第二引导程序代码中设置的重配参数，所述第二硬件参数至少包括所述第一硬件参数中与实际需要使用的硬件参数有差异的参数；且所述第一硬件参数向下或向上兼容硬件参数数值范围内的第二硬件参数值；第一引导程序代码生成后被提交给CA卡厂家进行数字签名；

所述方法包括：

步骤S01、将存储于机顶盒闪存中的第一引导程序代码加载至机顶盒内存，所述第一引导程序包含CA数字签名；

步骤S02、对所述第一引导程序包含的所述CA数字签名进行解密，判断所述CA数字签名是否有效，若是，则进入所述步骤S1；若否，则结束引导启动；

步骤S1、运行所述第一引导程序，根据所述第一引导程序代码中的第一硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行初始配置；

步骤S2、将存储于机顶盒闪存中的所述第二引导程序代码与应用程序代码加载至机顶盒内存；

步骤S3、对所述第二引导程序代码和所述应用程序代码中的至少一个进行校验，判断校验是否通过，若是，则进入步骤S4；

步骤S4、运行所述第二引导程序，根据所述第二引导程序代码中的第二硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行重新配置；

步骤S5、运行所述应用程序。

2.根据权利要求1所述的机顶盒引导启动方法，其特征在于，所述步骤S2之前，还包括步骤：

S11、判断所述第一引导程序初始配置的所述第一硬件参数是否与实际需要使用的硬件参数相同，若是，则进入步骤S12；若否，则进入所述步骤S2；

S12、将存储于机顶盒闪存中的所述应用程序代码调用至内存；

S13、对所述应用程序代码进行校验，判断校验是否通过，若是，则进入所述步骤S5。

3.根据权利要求1所述的机顶盒引导启动方法，其特征在于，所述步骤S3中，将所述第二引导程序代码和所述应用程序代码作为整体进行校验。

4.根据权利要求1所述的机顶盒引导启动方法，其特征在于，所述步骤S3中，对所述第二引导程序代码和所述应用程序代码中的至少一个进行校验，判断校验是否通过，若否，则结束引导启动。

5.一种机顶盒引导启动装置，用于通过运行引导程序调用应用程序启动机顶盒，其特征在于，所述引导程序包括用于对机顶盒硬件参数进行初始配置的第一引导程序，以及用于对硬件参数进行重新配置的第二引导程序，所述第一引导程序内包括第一硬件参数，所述第二引导程序内包括第二硬件参数；所述装置包括：

第一引导程序运行模块：用于运行所述第一引导程序，并根据所述第一引导程序代码中的第一硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行初始配置；所述第一硬件参数为根据机顶盒硬件参数向上或向下兼容的特性在所述第一引导程序中预设的固定初始参数、且是硬件参数允许的数值范围内的最小值或最大值；

第二加载模块：用于将存储于机顶盒闪存中的所述第二引导程序代码与应用程序代码加载至机顶盒内存；

第二引导程序与应用程序校验模块：用于对所述第二引导程序代码和所述应用程序代码中的至少一个进行校验，并判断校验是否通过；

第二引导程序运行模块：用于运行所述第二引导程序，并根据所述第二引导程序代码中的第二硬件参数，对机顶盒的硬件参数进行重新配置；所述第二硬件参数为根据机顶盒应用业务实际需要使用的硬件参数，在所述第二引导程序代码中设置的重配参数，所述第二硬件参数至少包括所述第一硬件参数中与实际需要使用的硬件参数有差异的参数，所述第一硬件参数向下或向上兼容硬件参数数值范围内的第二硬件参数值；

应用程序运行模块：用于运行所述应用程序；

第一加载模块：用于将存储于机顶盒闪存中的所述第一引导程序代码加载至机顶盒内存，所述第一引导程序包含CA数字签名，第一引导程序代码生成后被提交给CA卡厂家进行数字签名；

签名解密模块：用于对第一引导程序包含的所述CA数字签名进行解密，并判断所述CA数字签名是否有效。

6.根据权利要求5所述的机顶盒引导启动装置，其特征在于，所述装置还包括：

对比模块：用于将所述第一引导程序初始配置的所述第一硬件参数与实际需要使用的硬件参数进行对比，判断是否有差异；

第三加载模块：用于将存储于机顶盒闪存中的所述应用程序代码加载至机顶盒内存；

应用程序校验模块：用于对所述应用程序代码进行校验，并判断校验是否通过。