CN102056022A

CN102056022A - 一种操作系统在机顶盒中的应用方法、装置及机顶盒

Info

Publication number: CN102056022A
Application number: CN 201010520340
Authority: CN
Inventors: 高怀恩; 梁润强; 邵彦生; 丁宏
Original assignee: Shenzhen Skyworth RGB Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Skyworth RGB Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: CN102056022B

Abstract

本发明适用于计算机软件领域，提供了一种数字机顶盒系统内存的分配方法、模块和装置。该方法包括以下步骤：启动数字机顶盒，所述数字机顶盒在启动后对自身的内存进行重新划分；在不同的内存区域处理相应的应用程序；在用户应用程序需要虚拟内存协助时，建立物理内存与虚拟内存的地址映射。本发明实施例，数字机顶盒在启动后，重新分配自身的系统内存，将不同的应用程序分配到不同的内存区域运行。在应用程序有虚拟内存需求时通过建立物理内存与虚拟内存的地址映射，使物理内存与虚拟内存共同处理应用程序。有效的管理了系统内存的应用程序，方便了用户应用程序的内存分配，避免了内存冲突和溢出，提高了系统的稳定性和用户的体验。

Description

一种操作系统在机顶盒中的应用方法、装置及机顶盒

技术领域

本发明属于计算机软件领域，尤其涉及一种操作系统在机顶盒中的应用方法、装置及机顶盒。

背景技术

目前，电视机顶盒(set-top box)是基于有线电视传输网络的模拟电视机接收加密模拟电视节目、数字电视节目或Internet接入、视频点播等的重要平台，机顶盒在未来可能成为家庭的网络中心、控制中心、网关、视听系统的信号源等。它不仅具有相应的硬件逻辑结构，实际也是一个带有通信接口的专用化的嵌入式实时操作系统。

实时操作系统属于机顶盒底层软件的一个重要组成部分，其开发平台较多，其中主流的嵌入式操作系统有：Embedded(微软的一款嵌入式操作系统)，Linux，Palm OS(早期由U.S.Robotics研制的专门用于其掌上电脑产品Palm的操作系统)，Vxworks(美国WindRiver公司设计开发的一种嵌入式实时操作系统)，pSOS(ISI公司研发的一种实时的嵌入式操作系统)及QNX(一种商用的遵从POSIX规范的类Unix实时操作系统)等，但它们并非都适合开发信息家电的实时操作系统。Windows CE，Palm OS，VxWorks，pSOS及QNX等都是商业化的专用嵌入式操作系统，价格昂贵而且源代码封闭，其功能和内核体积不易配置，大大限制了其在中低端应用领域的开发和利用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种操作系统在机顶盒中的应用方法，旨在解决提供一种非常适合机顶盒的嵌入式Linux操作系统。

本发明实施例是这样实现的，一种操作系统在机顶盒中的应用方法，其所述方法包括下述步骤：

通过编译一个包括外部设备驱动、文件系统支持及网络支持的最小化的Linux内核，生成内核映像文件；

通过从RAM(random access memory，随机存储器)中划分一块内存虚拟成硬盘，格式化后在所述硬盘上建立目录和文件，以此生成文件系统；

剪裁掉所述文件系统中不需要的模块功能设备后，压缩所述文件系统；

将所述内核映像文件、所述文件系统及Linux引导器复制到机顶盒中。

本发明实施例的另一目的在于提供的一种操作系统在机顶盒中的应用装置，所述装置包括：

内核剪裁单元，通过编译一个包括外部设备驱动、文件系统支持及网络支持的最小化的Linux内核，生成内核映像文件；

文件系统制作单元，通过从RAM中划分一块内存虚拟成硬盘，格式化后在所述硬盘上建立目录和文件，以此生成文件系统；再在剪裁掉所述文件系统中不需要的模块功能设备后，压缩所述文件系统。

本发明实施例的另一目的在于提供一种机顶盒，所述机顶盒包括所述的操作系统在机顶盒中的应用装置。

附图说明

图1是本发明实施例提供的操作系统在机顶盒中的应用方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的在Linux中创建文件系统的流程图；

图3是本发明实施例提供的提高开机启动速度的方法流程图；

图4是本发明实施例提供的定制开机启动画面的方法流程图；

图5是本发明实施例提供的操作系统在机顶盒中的应用装置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例将嵌入式Linux操作系统用于机顶盒。首先剪裁内核，编译一个包括外部设备驱动、文件系统支持及网络支持的最小化的Linux内核。然后根据机顶盒所需制作文件系统。再在启动时通过应用程序全在内存中运行等方法以加快启动速度。并能定制个性化启动页面。

本发明实施例提供了一种操作系统在机顶盒中的应用方法及装置：

所述方法包括：

通过从RAM中划分一块内存虚拟成硬盘，格式化后在所述硬盘上建立目录和文件，以此生成文件系统；

所述装置包括：

实施例一：

图1示出了本发明实施例提供的一种操作系统在机顶盒中的应用方法的具体流程。

在步骤S101中，通过编译一个包括外部设备驱动、文件系统支持及网络支持的最小化的Linux内核，生成内核映像文件。

在本发明实施例中，将内核里所有必需的部件直接编译为一个最小化的Linux内核，同时保留内核对模块化的支持，用以提供对一些特殊的机顶盒视频解码芯片的支持(如EM84XX系列视频解码芯片)，制作成为内核映像文件bzimage。所述必需的部件包括外部设备驱动、文件系统支持及网络支持等。

以下举例说明此步骤。

例如：采用Linux-2.4.18版本的系统内核，首先编译一个最小化的Linux内核，所述内核能够完成整个内核的初始化，并启动init进程。为了实现对机顶盒的应用，添加对USB(Universal Serial BUS，通用串行总线)、Mouse(鼠标)、Audio(音频)、Frame Buffer(Linux2.2.xx内核当中的一种驱动程序接口)、Ramdisk(一种基于内存的虚拟文件系统)、Loopback(回送地址)等设备的支持，对Ext3(第三扩展文件系统，是一个日志文件系统)文件系统的支持及对TCP/IP网络的支持等。此时，所述内核体积约为844KB，具有相当于桌面Linux的工作能力，能够支持运行Xserver(X Window系统中负责驱动硬件实际显示图形)和Internet相关的应用，支持开机画面的显示，支持USB接口的鼠标遥控器。

在步骤S102中，通过从RAM中划分一块内存虚拟成硬盘，格式化后在所述硬盘上建立目录和文件，以此生成文件系统。

在本发明实施例中，嵌入式系统中的“硬盘”一般都以Ramdisk的方式实现，即应用程序的可执行文件、运行库等，运行时放在RAM中。常用的创建Ramdisk的方式是从RAM中划分出一块内存虚拟成“硬盘”。文件系统是指文件系统是包括在一个磁盘或分区的目录结构。

本发明实施例中步骤S102的流程如图2所示，下面将详细描述。

在步骤S201中，从RAM中划分出一块内存虚拟成磁盘并将所述磁盘格式化为Ext3格式。

在本发明实施例中，首先从RAM中划分出一块内存虚拟成磁盘生成一个30M的磁盘挂接到/mnt/Ramdisk目录上，并将所述磁盘格式化为Ext3格式。

在步骤S202中，在所述磁盘中建立目录。

在本发明实施例中，在所述磁盘，即/mnt/Ramdisk目录下建立目录，所述需建立的目录包括：bin，dev，etc，initrd，lib，mnt，proc，root，sbin，tmp，usr，var。

在步骤S203中，将所需命令复制到bin或sbin目录下。

在本发明实施例中，将所需的命令，即bash，chmod，grep，hostname，kill，login，sh，mount等复制到bin或sbin目录下，同时将与这些命令相连接的动态库复制到lib目录下。

在步骤S204中，将所需的配置文件复制etc目录下。

在本发明实施例中，将所需的配置文件，即fstab，ld.so.cache，passwd，profile等，复制到etc目录下，并视具体情况修改一些相应的配置文件。

在步骤S205中，将所需设备文件复制到dev目录下。

在本发明实施例中，将所需设备文件，即console，had，had1，initctl等复制到dev目录下。

在步骤S103中，剪裁掉所述文件系统中不需要的模块功能设备后，压缩所述文件系统。

在本发明实施例中，为了减小嵌入式Linux操作系统的体积，在保证其功能和性能的前提下，尽量裁掉不需要的模块和功能设备。因此在本系统中采用只有2.4MB的Fvwm(一种窗口管理器)替换17MB的Gnome(一种Linux桌面工作站)；同时对Mozilla浏览器进行裁剪，在保证能全屏显示、具有页面前进、后退、刷新等功能的前提下，将Mozilla浏览器由39MB裁剪为24MB。最后将定制好的文件系统压缩，重命名为Ramdisk.img文件。

在步骤S104中，将所述内核映像文件、所述文件系统及Linux引导器复制到机顶盒中。

在本发明实施例中，将内核映像文件bzimage、文件系统Ramdisk.img文件以及Linux的引导器GRUB一起放到机顶盒电子盘的/boot目录下。

在本发明实施例中，剪裁Linux，使得嵌入式Linux操作系统的体积得以减小，能够存储于容量较小的Flash Memory(闪速存储器，如电子盘)中，使之适合于应用于容量较小的机顶盒存储盘中。且在减小体积的同时又保留了其在机顶盒中的应用。

实施例二：

在本发明实施例中，开机后通过下述方法，可提高开机速度，图3示出了提高开机速度的详细流程。

在步骤S301中，内核启动时只检测一个IDE接口(Integrated DriveElectronics，现在普遍使用的外部接口，主要接硬盘和光驱)；

在步骤S302中，GRUB引导选单启动后直接载入由default命令指定的项目；

在本发明实施例中，GRUB引导选单启动直接载入由default命令指定的项目后，系统只做一些必要的初始化工作及服务的启动，如network.xfs等；

在步骤S303中，只开启一个终端，实现自动登陆；

在本发明实施例中，只开启一个终端，实现自动登陆，并在启动X Window后自动运行需要执行的应用程序。

在步骤S304中，使用Ramdisk，让应用程序全在内存中运行。

在本发明实施例中，应用程序全在内存中运行，加快了应用程序的启动过程。

在本发明实施例中，通过上述加快启动操作系统的方法，可使Linux的启动速度从40-50秒缩短到10秒左右。

实施例三：

在本发明实施例中，还能定制开机启动画面。

图4示出了本发明实施例提供的定制开机启动画面的方法流程图。

在步骤S401中，在Linux启动的整个过程中隐藏启动过程中的字符信息；

在步骤S402中，隐藏GRUB引导程序显示信息。

在本发明实施例中，通过下载一个Linux的引导装入器grub-0.92.tar.gz，修改其中的相关文件(如stage2目录下的文件cnar_io.c，stage2.c)，屏蔽显示启动信息的项，然后重新配置、编译和安装GRUB，并修改GRUB引导选单的配置文件menu.list，向其中加入hiddenmenu命令，即可完全隐藏GRUB引导程序显示信息。

在步骤S403中，采用重定向技术隐藏内核启动时的开机字符信息。

在本发明实施例中，采用重定向技术(通过向内核传递参数实现)实现开机字符信息的隐藏，只需在menu.list文件中为内核添加启动参数。所述启动参数为：console＝/dev/null CONSOLE＝/dev/null。

在步骤S404中，通过Frame Buffer接口显示图片。

在本发明实施例中，Frame Buffer是一种驱动程序接口。这种接口将显示设备抽象为帧缓冲区。可将它看成是显存的一个映像，将其映射到进程地址空间后能够直接进行读写操作，其中写操作可以立即反应在屏幕上。

具体实现方法详述如下：将214色、分辨率为640*480的PCX格式的图片用工具Boot-logo转换为Linux_logo.h头文件后，替换掉目录/usr/src/linux.2.4.18-14/include/linux下的头文件linux_logo.h。

修改/usr/src/linux-2.4.18-14/drivers/video/fbcon.c文件如下：

#define LOGO_H 480

#define LOGO_W 640。

然后，重新编译内核，加入对Frame Buffer的支持。在GRUB引导选单的配置文件menu.list中加入内核传递Frame Buffer的图形模式参数：Vga＝0x301fb:on。然后重启系统，就可以看到Linux开机的启动画面了。

在本发明实施例中，通过定制启动画面，使得用户可自由指定图片作为启动画面。

实施例四：

图5为本发明实施例提供的操作系统在机顶盒中的应用装置的结构示意，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部份。该装置可以是内置于机顶盒中的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，或者作为独立的挂件集成到机顶盒中。其中：

内核剪裁单元1，通过编译一个包括外部设备驱动、文件系统支持及网络支持的最小化的Linux内核，生成内核映像文件；

文件系统制作单元2，通过从RAM中划分一块内存虚拟成硬盘，以Ext3方式格式化所述硬盘，并在所述硬盘上建立目录和文件的方式生成文件系统，然后剪裁掉所述文件系统中不需要的模块功能设备后，压缩所述文件系统。

启动提速单元3，通过在内核启动时只检测一个IDE接口；GRUB引导选单启动后直接载入由default命令指定的项目；只开启一个终端，实现自动登陆；最后使用Ramdisk，让应用程序全在内存中运行，使得操作系统启动速度得以提升。

定制开机画面单元4，通过在Linux启动的整个过程中隐藏启动过程中的字符信息；隐藏GRUB引导程序显示信息；采用重定向技术隐藏内核启动时的开机字符信息；最后通过Frame Buffer接口显示图片。

本发明实施例将嵌入式Linux操作系统用于机顶盒。由于Linux的开源性、易于剪裁和配置的功能使得其适合于机顶盒这类中低端应用领域的开发。首先，通过将必需的部件直接编译进入内核，剪裁Linux使得Linux操作系统体积减小，便于存储于机顶盒中。然后在系统启动时，只开启必要的终端，做必要的初始化，并让应用程序都在内存中运行大大提高了系统启动速度。并通过定制启动画面，使得用户可自由指定图片作为启动画面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种操作系统在机顶盒中的应用方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括提高开机启动速度，实现步骤具体为：

内核启动时只检测一个IDE接口；

GRUB引导选单启动后直接载入由default命令指定的项目；

只开启一个终端，实现自动登陆；

使用Ramdisk，让应用程序全在内存中运行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

定制开机启动画面。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定制开机启动画面的实现步骤具体为：

在Linux启动的整个过程中隐藏Linux启动过程中的字符信息；

隐藏GRUB引导程序显示信息；

采用重定向技术隐藏内核启动时的开机字符信息；

通过Frame Buffer接口显示图片。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过从RAM中划分一块内存虚拟成硬盘，格式化后在所述硬盘上建立目录和文件，以此生成文件系统的具体步骤为：

从RAM中划分出一块内存虚拟成磁盘并将所述磁盘格式化为Ext3格式；

在所述磁盘中建立目录，所述目录包bin，dev，etc，initrd，lib，mnt，proc，root，sbin，tmp，usr，var；

将命令复制到bin或sbin目录下；

将配置文件复制etc目录下；

将设备文件复制到dev目录下。

6.一种操作系统在机顶盒中的应用装置，其特征在于，所述装置包括：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

启动提速单元，通过在内核启动时只检测一个IDE接口，GRUB引导选单启动后直接载入由default命令指定的项目，只开启一个终端，实现自动登陆，最后使用Ramdisk，让应用程序全在内存中运行。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

定制开机画面单元，通过在Linux启动的整个过程中隐藏启动过程中的字符信息，隐藏GRUB引导程序显示信息，采用重定向技术隐藏内核启动时的开机字符信息，最后通过Frame Buffer接口显示图片。

9.一种机顶盒，其特征在于，所述机顶盒包括权利要求6至8任一权利要求所述的操作系统在机顶盒中的应用装置。