CN101895670A - 一种通用数字电视中间件系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用数字电视中间件系统。该系统包括交互应用表示层、内核业务层和中间件适配层。各大数字电视厂商为了实现应用开发与自己平台系统的互通，都陆续推出了自己数字电视中间件产品，但是由于没由统一的标准，造成开发的难度加大。为了适应数字电视多硬件接口及各厂商产品定制的需求，屏蔽各厂商数字电视及家庭网关终端等产品在硬件和操作系统上的差异，我们推出了一种通用数字电视中间件框架，它使基于数字电视应用程序的开发与硬件低层和平台无关，通过提供通用的API接口，能使应用程序的开发难度降低，提高效率，从而使应用开发变得更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强。

Description

一种通用数字电视中间件系统

技术领域

本发明涉及一种数字电视系统中机顶盒设备的软件开发框架系统，特别涉及机顶盒集成中间件的系统。

背景技术

数字电视机顶盒目前处于蓬勃发展的时期，所以许多厂家纷纷推出自己机顶盒操作系统和硬件模块SDK接口。然而，这些系统和模块接口由于没有统一的标准，不同的厂家对应的不同的实现方案，而且差异很大，这样就造成了开发人员在熟悉了一个厂家的开发平台后，再使用另一家的平台后，又得重新学习，而且由于开发平台的众多，这样给机顶盒开发带来了很大的不便，严重地阻碍了研发的进度，降低了生产效率。于是很多厂家都会包装一个中间件，允许机顶盒集成这些中间件来实现与自己平台系统的互通。但是，对于机顶盒开发来说，如果中间件的集成没有一个通用的框架作为约束，必然导致每接入一个平台厂家，就要做一下完全不同的开发。这显然不利于数字电视机顶盒的开发。

因此，本文提出了一种通用数字电视中间件框架的解决方案，它通过嵌入式数字电视多硬件兼容驱动，以及系统抽象和接口抽象技术，实现嵌入式数字电视操作系统和多协议融合的数字电视互动应用中间件进行无缝交互。数字电视中间件是在数字电视接收机的应用程序和操作系统、硬件平台之间嵌入的一个中间层，定义一组较为完整的、标准的应用程序接口，使数据输入输出程序开发独立于操作系统和硬件平台，使用统一的格式，从而将应用的开发变得更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强。本发明的嵌入式中间件采用基于SOA数字家庭服务总线的技术和动态组件技术实现多业务集成，并支持数字电视应用软件的远程下载、安全验证、动态集成，以及电子节目指南、高清处理、图形处理、协议处理、运行监控、媒体存储、以及远程维护。

发明内容

本发明的目的在于解决目前数字电视中间件没有统一的标准的缺点，从而提供一种通用的数字电视中间件框架。不同的厂家的中间件系统在按照本发明进行统一的框架设计后，可以实现不同的厂家的中间件的互换。在互换过程中可以保证中间件系统软件架构和接口保持基本稳定。本发明尤其针对进行数字电视顶层应用开发的研发人员，操作十分简单，可迅速掌握整套系统的使用方法，维护方便，同时掌握了一个厂家的中间件适配层接口，就可以通用到很多厂家。

本通用中间件系统将中间件的输入接口和输出接口转换成内部标准接口，包括：接口名称转换、接口参数转换、以及接口逻辑关系转换。其中，接口名称转换用于将中间件的输入接口和输出接口的名称转换成本地统一的接口名称，接口参数转换用于将中间件的输入接口和输出接口的参数转换为本地统一的参数，接口逻辑关系转换用于将中间件的输入接口和输出接口的逻辑关系转换为本地统一的接口调用逻辑。

采用本发明的实现方案，机顶盒厂家可以方便的实现与不同厂家中间件的集成，大大缩短集成的开发周期、节省开发成本；平台厂家提供规范的中间件，可以让机顶盒厂家以最短的时间实现与自己系统的接入，展示系统的开放性以及接入的简易性，提高系统的竞争力。

采用本发明的操作系统可不受限制，可以使用linux、OS20/OS21、PSOS、UCOS、Nucleus，主要是因为它对内存管理、任务管理、进程调度、设备管理、中断管理和I/O管理进行了封装。

采用本发明可以实现一个基本的机顶盒系统，它对一些基本的硬件模块进行了接口封装，从而避免了各种不同厂家硬件SDK的差异性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中叙述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明地目的和其他优点可通过在所写地说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施案例或现有技术中的技术方案，下面将对实施案例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施案例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施案例的数字电视中间件层次原理图；

图2是本发明实施案例的数字电视一体机参考实现方案图；

图3是本发明实施案例的数字电视机顶盒模型实现图；

图4是本发明实施案例应用于智能家庭网关参考实现方案图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施案例仅仅是本发明一部分实施案例，而不是全部的实施案例。基于本发明中的实施案例，本领域研发人员在不需要做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施案例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图来详细说明本发明的实施案例。

如图1所示，根据本发明给出的一种通用数字电视中间件层次图，它包括交互应用表示层、内核业务层和中间件适配层三部分。

交互应用表示层：包括HTML浏览器、EPG模块、SI、JAVA虚拟机等直接面向互动应用程序的中间件模块，同时包括根据本发明制定的HSML语言解析引擎，并提供第三方中间件接口，第三方开发商通过该接口，可以开发符合本发明的数字电视嵌入式软件标准体系的中间件组件模块，并应用到其它的数字电视交互应用平台中，很好地增强了系统的可扩展性。本发明基于面向终端的内容描述语言及标准规范，对交互应用服务进行原子级的服务发现和提取，在制定交互应用业务建模规则的基础上，提炼出交互业务用例、交互业务角色和交互业务实体的模型，并采用原子服务组合模板的方法为运营商提供了数字家庭互动业务可视化的模型建模平台以及交互应用服务快速开发环境，用于所见即所得的编写和开发符合上述描述标准规范的数字家庭互动应用业务产品。

内核业务中间件层：实现数字电视高清交互应用服务的业务处理层，该层包括数字电视嵌入式互动应用中间件平台中的核心模块，像数据通讯及管理模块、智能卡模块、基本系统模块、图形界面模块、控制模块和安全模块等6个基本组件模块。

中间件适配层：包括操作系统适配层和硬件设备适配层。操作系统适配层主要完成屏蔽操作系统特性差异，实现操作系统无关性；可支持Linux、uCOS、pSOS、Nucleus、OS20等多种不同操作系统，兼容POSIX标准；主要封装线程、内存、互斥锁和信号量、文件系统、网络协议等接口；硬件设备适配层对所有的硬件设备提供统一访问接口，提供对板级设备驱动(BSP)和硬件SDK的封装；可广泛的支持各种不同的硬件方案，如凌汛、ST、Broadcom、Sigma Design、Conexant等各种芯片。

如图2所示，为本中间件在数字电视一体机参考实施案例，可以大致划分如下图所示四个层次。

数字电视操作系统层：由厂家平台搭建的嵌入式操作系统，可以linux、UCOS、PSOS、OS20/OS21等。这些操作系统提供嵌入式片上器件以及片外器件的驱动程序，同时实现用于系统自启动和程序装载及数字家庭网关终端设备高清视频驱动优化技术，以支持数字电视高清互动应用服务。从而实现数字电视和数字家庭一体机。

数字电视嵌入式中间件层：主要包括三个层次，互动应用表现中间件层包括HSML语言解析引擎、HTML浏览器，EPG模块，SI、JAVA虚拟机等直接面向互动应用程序的中间件模块，提供第三方中间件接口；核心业务中间件层是实现数字电视高清交互应用服务的业务处理层；中间件适配层：本发明结合数字电视嵌入式操作系统多硬件兼容驱动和内核优化，通过系统抽象和接口抽象技术，实现数字电视嵌入式操作系统和多协议融合的数字电视互动应用中间件进行无缝交互。

数字电视一体机交互应用编程接口层：数字电视一体机交互应用程序编程接口层基于本发明所制定的标准规范之上，将数字电视交互应用中间件核心模块提供的接口封装成统一的API，同时为数字电视高清交互应用开发平台提供支撑，使数字电视和数字家庭实现一体化。

数字电视和数字家庭交互应用服务：为用户提供点播服务、网络游戏、网络购物、GPS定位、数据查询等服务，用户足不出户就可以享受到数字电视和数字家庭带来的便利性。

如图3所示，根据本发明给出的一种通用数字电视机顶盒实施案例，它包括数字电视交互应用编程接口、交互应用表示层、内核业务层、数字电视中间件适配层和数字电视嵌入式操作系统五个部分。

数字电视交互应用程序编程接口将多协议融合的数字电视交互应用中间件核心模块提供的能力封装成统一的API，并结合本发明提出的数字电视高清交互应用开发平台，为该平台提供支撑。数字电视交互应用程序编程接口的研究基于本发明所制定的标准，编程接口包括外壳层API、应用程序逻辑API和核心逻辑API三个部分，数字电视应用程序接口将开放给互动应用服务开发商和运营商，供其在开发互动应用业务时调用。开发商和运营商只需根据程序接口实现应用，而不必去考虑数字电视和服务器端具体如何实现这些API封装的功能，降低了互动应用业务开发的门槛，提高开发效率。

互动应用表现中间件层包括HTML浏览器、EPG模块、SI、JAVA虚拟机等直接面向互动应用程序的中间件模块，同时包括本发明制定的HSML语言解析引擎，并提供第三方中间件接口，第三方开发商通过该接口，可以开发符合本发明的数字电视嵌入式软件标准体系的中间件组件模块，并应用到根据本发明提出的数字电视交互应用平台中，很好地增强了系统的可扩展性。

核心业务中间件层是实现数字电视高清交互应用服务的业务处理层，该层包括数字电视嵌入式互动应用中间件平台中的核心模块，本发明研究的核心业务中间件层包含基本系统模块、图形界面模块、控制模块等六个基本组件模块。

数字电视中间件适配层：它包括系统抽象层和接口抽象层。我们研发的嵌入式数字电视中间件适配层结合嵌入式数字电视操作系统多硬件兼容驱动和内核优化等技术，通过系统抽象和接口抽象技术，实现嵌入式数字电视操作系统和多协议融合的数字电视互动应用中间件进行无缝交互，应用程序可以方便地运行在数字电视机和数字家庭网关终端设备上，而不需要对不同的硬件和操作系统再进行独立开发。其中：系统抽象层负责对操作系统进行抽象，封装了所有的通用操作，包括任务、定时器、消息队列、对象等，以及一些公共的数据结构，如队列、堆栈等，屏蔽了操作系统；接口抽象层负责对底层硬件平台进行抽象，封装了所有底层硬件平台和接口设备的操作和接口，屏蔽了底层硬件。

数字电视嵌入式操作系统：可以支持linux、UCOS、OS20等多种操作系统，提供嵌入式片上器件以及片外器件的驱动程序，同时实现用于系统自启动和程序装载以及多硬件接口兼容驱动技术，可以实现进程管理、任务管理、IO管理、内存管理以及中断管理。

基于本发明的数字电视机顶盒实施案例的工作，包括如下几项内容：接口名称的转换、接口参数的调整、接口调用关系的适配、把不同厂家中间件的接口定义差异统一转换成一个内部的标准接口，并通过这个标准接口与机顶盒内部的应用实现层实现交互，这样对应用实现层来说，相同的业务只需要实现一个代码模块即可，不需要为每个厂家的中间件提供一个模块。

在机顶盒实现一个通用中间件系统，作为操作系统与应用实现层的桥梁，中间件的功能是在不同厂家的中间件接口变化定义不同的情况下，做一次接口转换，转换成应与应用实现层接口匹配的接口，达到应用实现层接口稳定的目的。

如图4所示，为本中间件在数字电视智能家庭网关参考实施案例，可以大致划分如下图所示四个层次，硬件层、操作系统适配层、核心中间件层和应用层。

硬件层：是物理设备实现层，主要包括两部分：板级硬件设备主要是输入、输出设备，如触摸屏、遥控器等输入设备；RF输入输出；网络接口；视音频输入输出等；SoC单芯片方案采用ARM、MIPS等CPU架构与专用DSP结合形成单芯片方案，实现视音频编解码、图形绘制、调制解调等功能，此部分设备由SoC厂商提供微码和驱动、SDK；

中间件适配层：是软件平台的运行基础，此部分提供封装后的统一接口，使得软件平台与硬件设备和操作系统等运行环境无关。主要包含两部分：

操作系统适配层：主要完成屏蔽操作系统特性差异，实现操作系统无关性；可支持Linux、uCOS、pSOS、Nucleus、OS20等多种不同操作系统，兼容POSIX标准；主要封装线程、内存、互斥锁和信号量、文件系统、网络协议等接口；

硬件设备适配层：对所有的硬件设备提供统一访问接口，提供对板级设备驱动(BSP)和硬件SDK的封装；可广泛的支持各种不同的硬件方案，如凌汛、ST、Broadcom、SigmaDesign、Conexant等各种芯片；

核心中间件层：是该软件平台的核心层，实现了软件运行支撑环境、运维管理、工具函数库、协议解析、核心业务逻辑等，以良好的模块化、清晰的接口，提供灵活、可裁剪、可配置的软件组件集合；业务逻辑隐藏，降低了上层应用开发的难度，并可避免以源代码发布，保护知识产权；并支持与第三方软件集成，并可支持JVM、Flash引擎的集成，支持增值业务；

在这里，中间件用于隔离不同厂家的中间件于应用实现层，中间件是其它厂家提供的，各个厂家提供的接口命名以及接口参数会各有不同，中间件适配层的作用就是把不同厂家中间件的差异予以屏蔽，转换成对应用实现层的统一接口调用。

应用层：在软件平台的基础上采用统一的UI框架和应用模型，进行快速应用开发。可针对不同的产品形态进行定制和组合。

该软件平台除了提供嵌入式终端内运行的组件，在PC侧，还提供了配套的辅助工具软件，主要是：界面可视化开发工具，通过可视化的鼠标操作直接生成HSML格式的UI布局文件，并可直接在终端内调试，提高了开发效率。PC侧后台软件，该软件支持直接与终端通讯，可支持短消息管理、信息同步、文件管理等功能。

本发明的通用中间件系统最终将实现数字电视、视频点播、IP电话、可视电话、短信、网络游戏等众多业务；在编解码方面，支持MPEG1、MPEG2、MPEG4、H263、H264、JVT、Media9、AVS等现在获得广泛应用的主流编解码标准。并具有以下特点：

a)高性能，低成本：选取廉价而通用的视音频芯片作为其硬件处理核心，外围硬件也均是通用的标准设备，所有应用服务的功能均通过软件平台实现，整体产品成本与传统硬件终端产品相比具备很强的竞争优势，并且随着应用服务的增加，这个竞争优势就更加明显。

b)强韧的容错机制与可靠性：从设计上充分考虑了针对非佳外部环境下运行的强韧容错机制，并利用软件实现的可伸缩性的特点加入特殊环境的处理机制，确保终端可靠运行，同时还可以针对不同运营商的环境特点，通过软件升级实现各种新型容错机制。

c)开放性：本发明的通用中间件框架可独立于外界网络环境与通信传输格式，这一特性，可以为不同网络运营商和用户提供基于其自身已有系统和环境进行二次开发与应用的充足空间。

本发明的通用中间件系统研发的数字电视软硬件参考实现平台部分，为数字电视高清可视媒体应用、高清交互应用等服务提供有效的解决方案。

中间件的实现符合一个通用模型，即中间件以API接口的方式对外提供服务以及接收输入，中间件提供的API分为两类：一类是中间件适配层实现的功能接口API，集成者调用这类接口向中间件申请服务；一类是中间件要求集成者提供的接口API，中间件调用该类接口主动输出运行信息，由集成者决定如何处理这些信息。

以上所述仅为本发明的优先实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通用数字电视中间件系统包含交互应用表示层、内核业务层和中间件适配层三部分，其特征在于，为软件平台提供封装后的统一接口，是软件平台的运行基础，使得软件平台和操作系统等与运行环境无关。

2.根据权利要求1所述的通用数字电视中间件系统，其特征在于，它为基于机顶盒基本的应用开发统一了接口，屏蔽了硬件差异，使得免于去解析繁杂底层硬件驱动。

3.根据权利要求1所述的通用数字电视中间件系统，其特征在于，所述互动应用表现中间件层包括HTML浏览器、EPG模块、SI和JAVA虚拟机，直接面向互动应用程序的中间件模块，同时包括HSML语言解析引擎，并提供第三方中间件接口，第三方开发商通过该接口，可以开发符合本发明的数字电视嵌入式软件标准体系的中间件组件模块，并应用到其它的数字电视交互应用平台中，很好地增强了系统的可扩展性。

4.根据权利要求1所述的通用数字电视中间件系统，其特征在于，所述内核业务中间件层是实现数字电视高清交互应用服务的业务处理层，该层包括数字电视嵌入式互动应用中间件平台中的核心模块，像数据通讯及管理模块、智能卡模块、基本系统模块、图形界面模块、控制模块和安全模块等6个基本组件模块。

5.根据权利要求1所述的通用数字电视中间件系统，其特征在于，所述中间件适配层包括操作系统适配层和硬件设备适配层，操作系统适配层主要完成屏蔽操作系统特性差异，实现操作系统无关性；可支持Linux、uCOS、pSOS、Nucleus和OS20不同操作系统，兼容POSIX标准；封装线程、内存、互斥锁和信号量、文件系统、网络协议相关接口；硬件设备适配层对所有的硬件设备提供统一访问接口，提供对板级设备驱动(BSP)和硬件SDK的封装；可广泛的支持凌汛、ST、Broadcom、Sigma Design、Conexant各种芯片的硬件方案。

6.根据权利要求2所述的通用数字电视中间件系统，其特征在于，所述中间件适配层通过系统抽象和接口抽象技术，实现嵌入式数字电视操作系统和多协议融合的数字电视互动应用中间件进行无缝交互，应用程序可以方便地运行在数字电视机和数字家庭网关终端设备上，而不需要对不同的硬件和操作系统再进行独立开发。

7.根据权利要求2所述的通用数字电视中间件系统，其特征在于，所述中间件接口将中间件的输入接口和输出接口转换成内部标准接口，包括：接口名称转换、接口参数转换、以及接口逻辑关系转换。

8.根据权利要求7所述的通用数字电视中间件系统，其特征在于，所述接口名称转换用于将所述中间件的输入接口和输出接口的名称转换成本地统一的接口名称。

9.据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述接口参数转换用于将所述中间件的输入接口和输出接口的参数转换为本地统一的参数。

10.据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述接口逻辑关系转换用于将所述中间件的输入接口和输出接口的逻辑关系转换为本地统一的接口调用逻辑。

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