CN1870717A - 一种网络电视用机顶盒 - Google Patents

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本发明涉及一种网络电视(IPTV)机顶盒，属于图像通信技术领域。该网络电视(IPTV)机顶盒包括网络接口单元、数模转换器、外围接口单元、内存，还包括以网络处理器、高速解码芯片为核心的器件，网络处理器注入了嵌入式linux操作系统为核心的配套软件，通过网络接口接收并处理IP网络数据，再将音视频数据发送到高速解码芯片，高速解码芯片对音视频数据进行解码，并通过数模转换芯片和音视频接口将音视频信号输出，实现了通过机顶盒收看、点播IPTV节目，收发邮件、浏览网页等多种功能。该网络电视(IPTV)机顶盒可在不调换硬件系统的情况下支持多种音视频格式，使得单机成本低，是一种优异的网络电视(IPTV)机顶盒。

Description

一种网络电视用机顶盒
技术领域
本发明涉及一种网络电视(IPTV)机顶盒，用于收看网络电视(IPTV)，属于图像通信技术领域。
背景技术
随着互联网时代的到来，如何通过网络方便地实现数据共享的中间设备就应运而生了，机顶盒就是这种设备的一种。从现有的机顶盒分为两大类：一类是数字电视机顶盒，通过接收数字编码的电视信号(来自卫星或有线电视网，使用MPEG1或MPEG2压缩方式)，转化为模拟的音视频信号输出；另外一类是网络电视机顶盒，可以将接收到的IP网络上的音视频数据经过解码、解析转化为模拟的音视频信号输出，实现视频点播(VOD)、电子节目指南(EPG)、电子邮件、因特网浏览以及各种交互式服务和多媒体服务在内的功能。
现有技术的机顶盒有多种，这里提出<一种采用单处理器完成多任务的机顶盒>的中国发明申请专利(申请日：2000.10.12；申请号：00129783.X)，该申请专利公开了一种机顶盒，包括：网络接口单元、数模转换器、外围接口单元，具有存储器和高速处理芯片DSP，所述存储器存储有MPEG解码软件和线缆调制解调器软件，该DSP为并行处理结构，通过分别以存储器中调用MPEG解码软件或线缆调制解调器软件，在DSP中进行相应的数据运算，来实现用单一芯片接收数字电视或具备线缆调制解调器的功能。所述DSP的接收数字电视或I P数据的数据处理过程可同时进行。也就是说该机顶盒是DSP、网络接口、USB接口、电话接口，是以MPEG的形式传输的，没有采用浏览器，采用一套程序，来实视数字电视的传输。现有的机顶盒只支持1-2种音视频格式，如需要支持多种音视频格式，就要更换硬件，不仅比较麻烦，而且增加成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对现有技术作了改进的、通过网络实现视频点播(VOD)、点播和收看IPTV节目、收发电子邮件、因特网浏览各种交互式服务和多媒体服务功能的网络电视机机顶盒。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是，该机顶盒构成为软硬结合的配置方案，包括以网络处理器(NP)和高速解码芯片(DSP)为核心的硬件系统和采用嵌入式linux操作系统为核心的配套软件。
所述的网络处理器(NP)是机顶盒的主控制器，进行系统初始化程序，操作系统的启动，并运行各种控制和处理程序。所述的网络处理器具有三个模块：即输入模块、浏览器模块和节目控制模块。
所述的高速解码芯片(DSP)是机顶盒的解码模块，运行解码程序，将各种模式的音视频数据转换成音视频信号。
本发明的有益效果：本发明的网络电视机顶盒采用硬件机顶盒的设计方法，单机成本低，可在不更换硬件的情况下支持多种音视频格式，并可在未来通过软件升级支持更多的音视频格式，采用嵌入式网络处理器，配合嵌入式操作系统，具有低功耗高效率的特点。
本发明所述的网络电视机顶盒功能通过以下步骤实现：
A.网络处理器(NP)通过网络接口接收并处理IP网络数据；
B.NP从IP网络数据中将音视频数据发送到DSP；
C.DSP对音视频数据进行解码，并通过数模转换芯片和音视频接收，将音视频信号输出。
本发明所述的机顶盒上运行的程序可以从机顶盒的存储器中读取，也可以从网络上获取。而且，其解码程序可以解析多种类型的音视频数据，如MPEG2、MPEG4、WMV9、MP3等。支持从网络上通过在线升级更新存储器中的程序和数据。通过在线升级，DSP的解码功能还可以扩展。
本机顶盒采用硬件机顶盒的设计方法，产品的硬件成本相对其他类型的机顶盒低。采用专用的解码芯片，音视频解码的质量好，声音和图像清晰、稳定。解码芯片支持多种音视频格式，并且可以通过在线升级支持更多的音视频格式。
附图说明
图1是本发明所述的机顶盒硬件结构框图；
图2是本发明所述机顶盒网络处理器软件系统结构框图；
图3是本发明所述机顶盒网络处理器软件系统结构示意图；
图4是本发明所述机顶盒网络处理器软件系统结构示意图；
图5是本发明所述的网络电视机顶盒的工作环境框图；
图6是本发明所述网络电视机顶盒点播节目的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，这是本发明机顶盒的构成框图。如图所示，本发明的机顶盒包括网络处理器(NP)1、高速解码器(DSP)2、并配有其他配件：存储单元、内存、以太网接口、串行接口、遥控器接口、音频数/模转换、音接频口、视频数/模转换、视频接口。
所述的网络处理器(NP)1，是整个机顶盒的主控制器，其通过网络接口接收并处理来自IP网络上的各种数据，并将解析出来的音视频数据发送到高速解码芯片(DSP)上。
所述的高速解码芯片(DSP)2，是机顶盒的解码模块，由网络处理器进行初始化，运行解码程序，将各种格式的音视频数据转换成音视频信号。
所述的存储器，保存了系统初始化程序、操作系统、解码程序、应用程序和各种数据，采用非易失性的闪存(FLASH)实现。
所述的网络接口，采用通用的以太网接口，外接RJ45插口，可以连双绞线，内部接网络处理器的网络接口(MII)。
所述的数模转换芯片，将数字的音视频信号转换为模拟的音视频信号。其中视频转换芯片将来源于DSP的CCIR模式数据转换成模拟基带电视信号，这种信号可以在标准电视接口上播放。音频转换芯片将来源于DSP的AC97音频信号经过转换后驱动双音频输出。
所述的音视频接口，模拟音视频信号的输出接口。
所述的其他外围接口元器件，包括内存、串行接口、红外接口等。。
DSP上的专业解码软件由DSP生产厂商提供。所述的高速解码芯片(DSP)，是机顶盒的解码模块，由网络处理器进行初始化，运行解码程序，通过数模转换芯片将各种格式的音视频数据转换成音视频信号，再通过音视频接口将其输出。其中视频转换芯片将来源于DSP的CCIR模式数据转换成模拟基带电视信号，这种信号可以在标准电视接口上播放。音频转换芯片将来源于DSP的AC97音频信号经过转换后驱动双音频输出。
参照图2，这是本发明机顶盒的网络处理器软件系统结构框图。如图所示，包括应用程序、操作系统(linux)、红外驱动模块、串口驱动模块、网络驱动模块、DSP驱动模块。
网络处理器上运行着配套软件的操作系统和应用程序，通过在其上面运行的应用程序，可从程序服务器下载机顶盒常用的各种程序以及机顶盒在播放各种音视频时所需的对应媒体模式版本的解码程序，更新存储器中的程序和数据。
参照图3，这是本发明机顶盒所述配套软件的构成框图。如图所示，配套软件包括嵌入式操作系统、输入模块、各种硬件驱动程序、应用程序和数据文件。
硬件驱动程序主要包括串行接口驱动、红外接口驱动、网络接口驱动、高速解码芯片驱动。
应用软件系统包括多个独立的运行程序模块，通过配置文件和系统消息队列联系起来，各自执行不同的功能。各个程序模块在运行过程中都会产生日志信息，通过本地模块保存到日志文件中，这样完成了网络处理器对高速解码芯片的控制，网络处理器和高速解码芯片之间的数据通信，和机顶盒所需的特定的下载。
参照图4，这是本发明机顶盒所述配套软件的系统框图。如图所示，包括下述模块(从A到G)：
A、输入模块，从linux核心驱动模块中得到来自遥控器或无线键盘的按键信息，转变为其他程序可识别的消息，发送到消息队列中；
B、配置配置模块“OSD配置”，“Console配置”，“snmp agent”，“httpd”都具有配置功能，可以通过各自的配置界面获得配置信息，并保存到各个配置文件中，其中：
a)OSD配置模块为用户提供通过电视OSD菜单进行配置的功能；
b)Console配置模块为用户提供通过console和telnet对系统进行配置的功能；
c)snmp agent模块实现一个snmp代理，使机顶盒可以象一般网络设备一样通过SNMP进行网络管理；
d)httpd模块实现一个基于Web的管理界面，用户可以通过http协议对机顶盒进行管理；
C、启动模块从配置文件中读取信息，并以合适的方式启动系统；
D、浏览器模块访问Web页面和EPG页面，并将页面输出通过快速解码芯片的视频输出功能输出到电视机。在EPG页面情况下，当用户选择播放流媒体文件时，可以启动节目控制模块接收流媒体数据，并传输到高速解码芯片进行播放；
E、节目控制模块根据指向流媒体数据源的链接信息，与对应的流媒体服务器建立链接，获得流媒体服务器来的数据，经过处理后将其中的音视频数据传送给高速解码芯片。该模块还需要根据用户对遥控器的操作控制播放的状态，如暂停、快进、快退；
F、在新更新模块作为独立运行的后台程序，通过与服务器之间的在线更新协议下载最新的程序和配置。并在适当的时候启动新的程序；
G、本地管理模块维护系统当前的运行信息，同时从其他各个程序模块中得到日志信息，记录在日志文件中。
整套网络处理器应用软件完成了如下的功能：
网络处理器对高速解码芯片的控制；
网络处理器和高速解码芯片之间的数据通信；
通过电视画面提供用户一个使用机顶盒的用户界面，如通过OSD对机顶盒进行配置、显示EPG、浏览网页、点播电影等；
可以播放MPEG2、MPEG4、WMV9的流媒体文件；
可以显示BMP、JPEG、GIF格式的图片；
可以在线升级程序和数据；
通过在线升级，可以在未来支持H.264，JPEG-2000，AAC，AC3，WMAPro和其他的解码器；
嵌入式Web浏览器；
支持TCP/UDP/IP网络协议栈；
支持动态的地址分配协议DHCP/BootP；
支持流媒体传输和控制协议RTP，RTCP，RTSP；
支持HTML4.0，JavaScript，Java。
参照图5，这是本发明所述的网络电视机顶盒的工作环境框图；如图所示，整个工作环境由服务器群、分布各处的机顶盒，以及将服务器和机顶盒连接起来的IP网络构成。
服务器群主要包括程序服务器、EPG服务器和内容服务器，还包括数据库、磁盘阵列等其他服务器。
其中，程序服务器保存了机顶盒运行所需要的各种程序，通过在机顶盒启动、在线更新和运行的过程中，将机顶盒所需要的特定程序通过特点的网络协议下载到机顶盒中。比如，程序服务器每隔一段时间(比如每隔1秒)在网络中广播“启动信号”，机顶盒在启动时，如果收到这样的信号，就可以从程序服务器下载操作系统软件和各个软件模块；程序服务器在机顶盒的运行过程中，通过在线更新协议将机顶盒常用的各种软件下载到存储器，包括网络处理器上运行的软件和DSP上运行的软件；机顶盒在播放各种音视频流时，如果存储器中没有对应媒体格式和版本的解码程序，可以从程序服务器上下载。
参照图6这是本发明所述网络电视机顶盒点播节目的流程图。如图所示，首先，机顶盒开机，网络处理器从本地存储器中读取并运行引导代码；引导代码完成对机顶盒的初始化工作，包括SDRAM、DSP、以太网口和其他芯片的初始化；首先，机顶盒开机3，网络处理器从本地存储器中读取并运行引导代码4；引导代码完成对机顶盒的初始化工作5，包括SDRAM、DSP、以太网口和其他芯片的初始化。
网络处理器通过网口监听网络一段时间(比如监听3秒)6，判断7如果在此期间收到从服务器来的“启动信号”8，则根据服务器上软件的版本与存储器中软件的版本，判断是否需要从服务器下载操作系统或软件模块9，并根据需要从服务器下载软件到SDRAM；如果没有收到“启动信号”，或者存储器上有所需的软件，则从存储器复制操作系统或软件模块到SDRAM。
网络处理器运行SDRAM上的程序代码，启动操作系统10，在操作系统初始化完成后，运行启动模块软件11，并在启动模块中根据机顶盒配置，启动输入模块、配置模块、本地管理模块、在线更新模块12。
在线更新模块运行在后台，通过与程序服务器的通信，根据软件版本的更新情况下载最新的软件到存储器，包括操作系统软件、各种软件模块和DSP上运行的软件。

Claims (8)

1、一种网络电视机顶盒，包括网络接口单元、数模转换器、外围接口单元、内存，其特征在于：还包括以网络处理器(1)、高速解码芯片(2)为核心的器件；所述的网络处理器注入了嵌入式linux操作系统为核心的配套软件，通过网络接口接收并处理IP网络数据，再将音视频数据发送到高速解码芯片，高速解码芯片对音视频数据进行解码，并通过数模转换芯片和音视频接口将音视频信号输出。
2、如权利要求1所述的网络电视机顶盒，其特征在于：所述的网络处理器具有三个以独立任务、独立运行的模块：即输入模块、浏览器模块和节目控制模块，相互之间以消息队列协同工作。
3、如权利要求1所述的网络电视机顶盒，其特征在于：所述的输入模块，从linux核心驱动模块中得到来自遥控器或无线键盘的按键信息，转变为其他程序可识别的消息，发送到消息队列中。
4、如权利要求1所述的网络电视机顶盒，其特征在于：所述的浏览器模块，访问Web页面和EPG页面，并将页面通过高速解码芯片的视频输出功能输出到电视机。
5、如权利要求1所述的网络电视机顶盒，其特征在于：所述的节目控制模块，控制媒体流的连接、播放，以及播放状态的变化。
6、如权利要求1所述的网络电视机顶盒，其特征在于：所述的网络处理器和高速解码芯片上运行的程序可以从机顶盒的存储器中读取或从网络上获取。
7、如权利要求1所述的网络电视机顶盒，其特征在于：所述的高速解码芯片上运行的解码程序可以解析多种类型的音频数据。
8、如权利要求1所述的网络电视机顶盒，其特征在于：所述的网络电视机顶盒点播节目的流程，其步骤(从3到12)是：机顶盒开机(3)，网络处理器从本地存储器中读取并运行引导代码(4)；引导代码完成对机顶盒的初始化工作(5)；包括SDRAM、DSP、以太网口和其他芯片的初始化，网络处理器通过网口监听网络一段时间(6)；判断(7)，如果在此期间收到从服务器来的“启动信号”(8)；则根据服务器上软件的版本与存储器中软件的版本，判断是否需要从服务器下载操作系统或软件模块(9)；网络处理器运行SDRAM上的程序代码，启动操作系统(10)，在操作系统初始化完成后，运行启动模块软件(11)，并在启动模块中根据机顶盒配置，启动输入模块、配置模块、本地管理模块、在线更新模块(12)。
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