CN103888828A - 一种基于3c融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统，包括：数字电视嵌入式Linux操作系统内核，用于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；数字电视多硬件接口兼容驱动模块，用于向操作系统以及应用程序提供对硬件进行屏蔽后的服务；数字电视硬件套接层，用于隔离不同厂家的硬件接口于应用实现层；数字电视底层STB硬件模块为上层数字电视多硬件接口兼容驱动的平台。本发明通过设计“硬件套接层”，灵活实现丰富的外部设备接口的动态加载和资源管理，实现家庭网关、电话网关、结算网关、安防网关、控制网关等3C设备的互联。

Description

一种基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统

技术领域

本发明涉及数字家庭技术领域，具体涉及一种基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统。

背景技术

近年来，随着计算机和网络技术的迅猛发展以及个人对家庭生活信息化、数字化的需求膨胀，提出了数字家庭网络的概念。所谓数字家庭网络就是采用标准的互连协议把家用设备，如计算机、通信、消费电子产品（3C设备），都连入同一个家庭网络中，使各3C产品之间可以互连互通，对内实现资源共享，对外能通过网关与外部网互连实现信息交换。在这个过程中，越来越多的3C设备需要附加到主设备当中，为其设计的驱动也越来越多。所以许多厂家纷纷推出自己的操作系统和硬件接口驱动。然而，这些操作系统和硬件接口驱动由于没有统一的标准，不同的厂家有不同的实现方案，而且差异很大，从而给数字家庭网络中的设备的设计以及应用软件的开发带来巨大的困难，同时影响数字家庭网络中各设备之间的互连互通。

因此，针对数字电视及数字家庭3C融合交互应用中的多硬件接口驱动和通讯问题，研究基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动技术，解决数字电视及家庭网络中的多硬件接口的并发兼容驱动成为研发的热点。

(1)双击自动安装

这种方法适用于驱动程序的源文件本身就是后缀名为“exe”的可执行文件时。目前的软件基本都是后缀为“exe”的可执行文件，这就使得软件程序的安装步骤越来越趋于简单化，傻瓜化，驱动程序的安装也不例外。比如从NVidia官方网站下载的驱动程序的安装文件，是一个后缀名为“exe”的可执行文件。安装的时候首先左键双击它，然后一路点击“下一步”或者“完成”就能够完成驱动程序的安装。

(2)搜索安装

打开设备管理器，发现显卡的前面有个黄色的圆圈里面还有个感叹号，这表明显卡的驱动程序没有安装。对着该设备右键单击，选择“更新驱动程序”。

现有技术方案在一段时间内只能为某一特定设备进行加载和分配资源，不能实现对多个3C设备对资源的并发需求。

目前的驱动安装方式需要用户手动安装，导致系统不稳定，给用户很差的体验感受，不能实现对外部设备接口的动态加载。现有技术方案不支持国产自主知识产权的DiiVA接口标准，兼容性能较差。

发明内容

本发明针对数字电视及数字家庭3C融合交互应用中的多硬件接口驱动和通讯问题，研究基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动技术，重点解决数字电视及家庭网络中的多硬件接口的并发兼容驱动的研发。通过设计“硬件套接层”，灵活实现丰富的外部设备接口的动态加载和资源管理，实现家庭网关、电话网关、结算网关、安防网关、控制网关等3C设备的互联。“硬件套接层”位于平台（硬件和操作系统）和应用程序之间，具有标准的程序接口和协议，可以屏蔽不同硬件接口之间的差异，实现多硬件兼容。和国内外同类技术比较，采用LKM套接字开发的多硬件接口兼容驱动技术，能有效实现3C设备的互联互通，并解决这些设备对资源并发需求，同时支持国产自主知识产权的DiiVA接口标准，拥有自主知识产权。

本发明实施例提供了一种基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统，包括：

数字电视嵌入式Linux操作系统内核，用于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；

数字电视多硬件接口兼容驱动模块，用于向操作系统以及应用程序提供对硬件进行屏蔽后的服务，为上层数字电视嵌入式操作系统内核提供统一的硬件驱动，实现多接口兼容驱动技术，提供嵌入式操作系统内核硬件平台的相关功能，提供对应的API接口及使用样例应用程；

数字电视硬件套接层，用于隔离不同厂家的硬件接口于应用实现层，各个厂家提供的接口命名以及接口参数会各有不同，硬件套接层的作用就是把不同厂家硬件接口的差异予以屏蔽，转换成对应用实现层的统一接口调用；

数字电视底层STB硬件模块为上层数字电视多硬件接口兼容驱动的平台，数字电视底层STB硬件通过硬件套接层与多硬件接口兼容驱动模块进行信息交互，多硬件接口兼容驱动是基于此硬件平台的基础上实现的。

所述数字电视硬件套接层包括：

操作系统套接层，用于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多种不同操作系统，兼容POSIX标准；封装线程、内存、互斥锁和信号量、文件系统、网络协议接口，操作系统套接层与操作系统内核之间通过双向通信方式进行信息交互；

硬件设备套接层，用于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和硬件SDK的封装。

所述数字电视底层STB硬件模块包括：

上层虚拟硬件接口和底层实际STB硬件接口。

本发明具有如下有益效果，本发明针对数字电视及数字家庭3C融合交互应用中的多硬件接口驱动和通讯问题，研究基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动技术，重点解决数字电视及家庭网络中的多硬件接口的并发兼容驱动的研发。通过设计“硬件套接层”，灵活实现丰富的外部设备接口的动态加载和资源管理，实现家庭网关、电话网关、结算网关、安防网关、控制网关等3C设备的互联。“硬件套接层”位于平台（硬件和操作系统）和应用程序之间，具有标准的程序接口和协议，可以屏蔽不同硬件接口之间的差异，实现多硬件兼容。和国内外同类技术比较，采用LKM套接字开发的多硬件接口兼容驱动技术，能有效实现3C设备的互联互通，并解决这些设备对资源并发需求，同时支持国产自主知识产权的DiiVA接口标准，拥有自主知识产权。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施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是本发明实施例中的基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统结构示意图；

图2是本发明实施例中的数字电视硬件套接层结构示意图；

图3是本发明实施例中的STB硬件接口管理系统框架图。

具体实施方式

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

本发明针对数字电视及数字家庭3C融合交互应用中的多硬件接口驱动和通讯问题，研究基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动技术，重点解决数字电视及家庭网络中的多硬件接口的并发兼容驱动的研发。通过设计“硬件套接层”，灵活实现丰富的外部设备接口的动态加载和资源管理，实现家庭网关、电话网关、结算网关、安防网关、控制网关等3C设备的互联。“硬件套接层”位于平台（硬件和操作系统）和应用程序之间，具有标准的程序接口和协议，可以屏蔽不同硬件接口之间的差异，实现多硬件兼容。和国内外同类技术比较，采用LKM套接字开发的多硬件接口兼容驱动技术，能有效实现3C设备的互联互通，并解决这些设备对资源并发需求，同时支持国产自主知识产权的DiiVA接口标准，拥有自主知识产权。

针对数字电视及数字家庭3C融合交互应用中的多硬件接口驱动和通讯问题，结合数字电视系统特点及Linux系统内核的内存管理、进程调度、中断响应、任务管理等优化技术，采用LKM(Linux Kernel Module)机制，设计出屏蔽硬件差异的“硬件套接层”，灵活实现丰富的外部设备接口标准，具有可扩展性，方便硬件加载和升级。图1是一个能实现多硬件接口兼容驱动功能的数字电视系统。其包括四个层次结构：数字电视嵌入式Linux操作系统内核、数字电视多硬件接口兼容驱动、数字电视硬件套接层、数字电视底层STB硬件。

数字电视嵌入式Linux操作系统内核

它主要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。

（二）数字电视多硬件接口兼容驱动模块

它主要向操作系统以及应用程序提供对硬件进行屏蔽后的服务，为上层数字电视嵌入式操作系统内核提供统一的硬件驱动，实现相关功能服务。多硬件接口兼容驱动对嵌入式操作系统内核所相关的硬件平台的基本硬件组成部分进行抽象，实现多接口兼容驱动技术，提供嵌入式操作系统内核硬件平台的相关功能，并设计相应的支持多硬件接口兼容驱动的协议库文件，提供对应的API接口及使用样例应用程序。当操作系统或应用程序使用该API进行设计时，就能够在下层数字电视底层STB硬件平台上实现，解决不同硬件接口的兼容问题。

（三）数字电视硬件套接层

它主要用于隔离不同厂家的硬件接口于应用实现层，各个厂家提供的接口命名以及接口参数会各有不同，硬件套接层的作用就是把不同厂家硬件接口的差异予以屏蔽，转换成对应用实现层的统一接口调用。它与数字电视嵌入式Linux操作系统内核、数字电视多硬件接口兼容驱动以及数字电视底层STB硬件三者之间均采用双向通信方式进行信息传递，从而有效实现3C设备之间的互联互通。

（四）数字电视底层STB硬件模块

它是上层数字电视多硬件接口兼容驱动的平台，数字电视底层STB硬件通过硬件套接层与多硬件接口兼容驱动模块进行信息交互，多硬件接口兼容驱动是基于此硬件平台的基础上实现的，根据不同的机顶盒，可选择不同的硬件平台。

图2为硬件套接层结构示意图，主要包含两部分：

操作系统套接层：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，操作系统套接层与操作系统内核之间通过双向通信方式进行信息交互。

硬件设备套接层：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。在这里，硬件套接层用于隔离不同厂家的3C设备于应用实现层，各个厂家提供的3C设备接口的命名以及参数会各有不同，硬件套接层的作用就是把不同厂家3C设备的差异予以屏蔽，转换成对应用实现层的统一接口调用。硬件套接层的工作，包括如下几项内容：接口名称的转换、接口参数的调整、接口调用关系的套接、把不同厂家3C设备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3C设备提供一个模块。通过硬件套接层对不同3C设备差异的屏蔽，可在同一时间内实现对多个外部设备接口的动态加载和资源理，实现家庭网关、电话网关、结算网关、安防网关、控制网关等3C设备的互联。硬件设备套接层与地层STB硬件之间通过双向通信方式进行信息交互。

针对数字电视及数字家庭3C融合交互应用中的多硬件接口驱动和通讯问题，研究基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动技术，采用LKM（LinuxKernel Module）机制，设计出屏蔽硬件差异的“硬件套接层”，灵活实现丰富的外部设备接口标准，具有可扩展性，方便硬件加载和升级，同时还支持国产自主知识产权的DiiVA接口标准，拥有自主知识产权。以数字电视与数字家庭对信息交互的需求为核心，充分考虑数字电视与数字家庭服务粒度封装的合理性，利用多层可重构服务体系最大化的发挥服务所带来的灵活性与可变性。

目前的STB是基于Linux操作系统的硬件平台，当然应具有兼容各种硬件接口的能力，既然都是硬件接口，那么它们总有一些共性，于是就可以利用这些共性来构建一个统一的硬件接口管理系统框架，并在这个框架中留出必要的空间；当这个硬件接口管理系统侦测到新的硬件接口使用时，便动态管理这个实际硬件接口，把这个实际硬件与共性有差异的信息抽取到这个预留的空间，而以框架的通用部分作为与系统的接口，就可以实现不同硬件接口的统一管理，设计出屏蔽硬件差异的“硬件套接层”，灵活实现丰富的外部设备接口标准，具有可扩展性，方便硬件加载和升级。其中“硬件套接层”为用户自己设计的底层硬件驱动过滤管理层，它能侦测各个硬件接口的变化，并动态地增删底层驱动服务。对各种底层硬件接口驱动统一高效地管理。

基于上述思想，我们构建了一个格式统一的硬件接口管理系统框架，如图3所示，包括上层虚拟硬件接口和底层实际STB硬件接口。其中的各个数据结构，除了保存所有硬件接口的共性信息和框架本身所需的信息之外，同时也留出了必要的空间以存放实际硬件接口的特殊信息。系统初始化时就在内存中创建这样一个文件系统框架，当系统需要使用某一个具体的硬件接口时，就把这个硬件接口的特殊信息采集到框架的预留空间中来。这样，就可以把各种不同的硬件接口统一纳入到一个框架体系中管理起来，从而使系统可用一个统一的界面（即统一的系统调用）对各种不同的硬件接口进行操作。这个格式统一的硬件接口系统框架，就叫做硬件接口管理系统。

图中加后缀名“_info”表示的就是自实际硬件接口提取到虚拟硬件接口信息，以表征实际文件系统差异的信息。如图3所示，“USB接口_info”表示自实际USB接口提取到的虚拟USB接口信息，虚拟USB接口信息是实际USB接口与共性硬件接口之间的差异信息，系统初始化时，就已经为这部分虚拟接口信息分配了预留空间。“RS232接口_info”、“复合视频信号接口_info”、“S端子接口_info”等虚拟接口信息的含义与USB虚拟接口信息类似，只是不同的接口实现的功能不同。而且上层虚拟硬件接口的内容与底层实际STB硬件接口的内容是一一对应的。如上层虚拟硬件接口中的“USB接口_info”与底层实际STB硬件接口中的“USB接口”是对应的。

简单地说，就是在各种格式的硬件接口基础上用通用硬件接口的格式进行一次封装，把具体硬件接口的差异用虚拟硬件接口隔离开来，从而使用户面对的是一个统一的虚拟硬件接口管理界面。

由上可知，虚拟硬件接口管理系统没有真正硬件接口驱动，它只是操作系统与实际硬件接口之间的接口。因此，它并不需要保存在永久存储介质中，而只是在需要时由内核在内存中创建起来的一个硬件接口管理系统，所以叫做虚拟硬件管理系统。通过这种方式，就可以非常方便地实现外部设备接口的动态加载，当侦测到某个硬件接口驱动有资源需求请求时，系统自动删除前一个硬件驱动服务，同时自动提供当前硬件接口驱动服务，从而实现对各种底层硬件接口驱动统一高效地管理。

本发明具有如下有益效果，本模型通过有效地级联Raptor编码和网络编码，充分地利用网络节点的计算、存储资源，极大的弱化了数据包的差异性和链路的差异性，简化流媒体系统复杂的调度策略，提高了带宽利用率和系统吞吐率，降低了系统的播放时延，极大地改善了用户的播放体验。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统，其特征在于，包括：

数字电视嵌入式Linux操作系统内核，用于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；

数字电视多硬件接口兼容驱动模块，用于向操作系统以及应用程序提供对硬件进行屏蔽后的服务，为上层数字电视嵌入式操作系统内核提供统一的硬件驱动，实现多接口兼容驱动技术，提供嵌入式操作系统内核硬件平台的相关功能，提供对应的API接口及使用样例应用程；

数字电视硬件套接层，用于隔离不同厂家的硬件接口于应用实现层，各个厂家提供的接口命名以及接口参数会各有不同，硬件套接层的作用就是把不同厂家硬件接口的差异予以屏蔽，转换成对应用实现层的统一接口调用；

数字电视底层STB硬件模块为上层数字电视多硬件接口兼容驱动的平台，数字电视底层STB硬件通过硬件套接层与多硬件接口兼容驱动模块进行信息交互，多硬件接口兼容驱动是基于此硬件平台的基础上实现的。

2.如权利要求1所述的基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统，其特征在于，所述数字电视硬件套接层包括：

操作系统套接层，用于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多种不同操作系统，兼容POSIX标准；封装线程、内存、互斥锁和信号量、文件系统、网络协议接口，操作系统套接层与操作系统内核之间通过双向通信方式进行信息交互；

硬件设备套接层，用于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和硬件SDK的封装。

3.如权利要求1所述的基于3C融合的数字电视多硬件接口兼容驱动系统，其特征在于，所述数字电视底层STB硬件模块包括：上层虚拟硬件接口和底层实际STB硬件接口。

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