一种三网融合机顶盒终端系统设计
一种三网融合机顶盒终端系统设计
范自来
（天津通信广播集团有限公司022-********）
【摘要】在三网融合的大趋势下，为了进一步推进有线数字电视终端的“三网化”，促进“三网融合”工作取得实质的进展，本设计以华为海思Hi3716C方案为基础，开发设计的一款新型三网融合机顶盒。不但实现了传统的DVB-C单向业务功能，还集成了WIFI无线路由、画中画、可视电话、3D电视、电子相框、媒体播放等特色功能，为三网融合数字电视机顶盒产品化做了前瞻性的研究。通过严格的测试和评估，该终端系统的各项指标基本达到了预期的水平。
【关键词】三网融合数字电视机顶盒无线路由画中画可视电话3D电视电子相框媒体播放
A Design of Tri-networks Integration ST
B Terminal System
Fan Zilai
(Communication&Broadcasting Group Co.Ltd.Tel:022-********）
Abstract:Under the trend of tri-networks integration speed up,in order to further promote the cable digital TV terminal“tri-play”process,based on Huawei Hisilicon’s Hi3716C platform,writer developed and designed a new type of DTV set-top box.As the future of“tri-play”DTV STB products,not only to support traditional one-way DVB-C functions,also integrated WIFI wireless router,PIP,VoIP,3D TV,digital photo frame,multimedia player,and other functions.Through strict testing and assessment,the terminal system of indicators reached the expected level.
Keywords:Tri-networks integration;DTV STB;Wireless Routing;PIP;VoIP;3D TV;Digital photo frame; Multimedia Player
1引言
“三网融合”又叫“三网合一”，意指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为统一的信息通信网络。随着近几年政府和各方的大力推进，有线电视已逐渐从过去的单一的服务方式，向市场化、多样化的综合服务转变。为此我公司严格按照天津网络公司有线高清业务规范要求，基于华为海思Hi3716C平台研制了一款集高清、互动、宽带上网、无线网关、可视电话、3D电视、画中画等诸多功能于一身的机顶盒产品。该终端系统应用示意图，如图1所示。
图1三网机顶盒系统示意图
2平台方案
海思方案在硬件上集成了三网融合所需的丰富的网络和家庭数字娱乐功能模块，在软件上基于Linux系统提供了功能强大而且易于使用的SDK，从而为产品的快速开发面市提供了有力的保证。
2.1Hi3716C平台集成的硬件功能
1)Hi3716C平台集成的硬件功能有：
2)采用高性能的ARM Cortex A9处理器，具有双核业务处理能力；
3)支持DDR2/DDR332bits总线接口，支持SPI Flash、NAND Flash、SD卡等多种存储介质；
4)支持MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS、VC-1、Divx等多种视频格式；
5)支持JPEG和PNG图片硬件解码，支持JPEG图片编码，支持MPEG-4/H.264视频编码；
6)支持MPEG L1/L2音频解码，支持杜比数字和杜比数字+解码，支持1路音频编码；
7)支持2D和3D图形加速引擎；
8)支持HDMI1.4、YPbPr、CVBS、S/PDIF等视音频接口；
9)支持USB2.0、100M/1000M网口、UART、eSATA/SATA、PCIe、SDIO等端口。
基于该芯片的应用框图，如图2所示。
图2Hi3716C系统应用框图
2.2方案的特点方案的特点有：
1）采用开放式操作系统Linux或Android，容易获得丰富的开源应用；
2）支持有线和无线宽带数据业务，支持可视电话和VoIP业务；
3）支持PVR功能，支持多格式媒体文件播放功能；
4）支持side by side3D电视功能；
5）支持低于1W的真待机功能；
6）支持FAT32和NTFS等多种文件系统。
3硬件架构设计
图3是该终端的硬件方框图，按照业务功能划分为两个部分，即：基本功能部分，实现DVB-C高清有线数字电视收视功能；扩展功能部分，主要实现宽带网络接入、无线路由功能以及媒体播放功能。
图3硬件框图
3.1DVB-C基本功能部分
此部分实现传统的单向数字有线电视机顶盒的收视功能。与传统高清机顶盒相比，有三点不同：
1）增加了一路Tuner和QAM Demodulator，用以实现画中画功能，并且可以实现一路收看、一路录制的PVR功能；
2）视频解码器拥有side by side格式的3D视频流解码能力，因此可以收看此种格式的3D电视节目；
3）为了使整机待机功耗小于1W，增加了串口、网口等SOC片外芯片的电源关断电路。
3.2网络和接口扩展部分
为了减少后期产品升级维护的工作量，新增功能全部设计成为独立模块。其中WIFI无线路由模块、EOC 模块集成在机顶盒内部，WIFI天线、3G/2G上网卡、IP电话、USB摄像头、U盘或移动硬盘等设备通过相应外部端口与机顶盒连接。
1）EOC模块，集成在机顶盒内部，与机顶盒的一个Ethernet口相连，通过同轴电缆实现宽带信号接入。该模块独立供电，并可通过开关单独控制。该模块无需软件控制。
2）WIFI模块采用外购的APM150S WLAN AP模块。该模块带1个WAN口+1个LAN口，支持802.11n/b/g 的无线标准。外置天线固定在整机后背板上，内部经同轴线连至WIFI模块板。通过UART1发送AT指令进行控制。
3）3G/2G无线上网卡，由于目前市场上支持3G/2G无线上网的运营商和技术方案多种多样，为了保证不同方案间的兼容性，本设计只实现USB3G/2G上网卡的拨号功能，产品不内置3G/2G模块。机顶盒提供一个专用USB接口，可插入USB3G/2G上网卡，通过WIFI模块实现3G/2G无线上网拨号功能。拨号模块可兼容电信、联通和移动的主流3G/2G上网卡。
4）IP可视电话，设计上采用第三方的IP电话机作为机顶盒选配部件，用户可根据需求选购。IP电话可连接在机顶盒提供的任意一个网口上。
5）USB设备，机顶盒通过USB HUB，扩展了四个USB2.0接口，可用于连接U盘、移动硬盘、USB无线上网卡等设备。
4软件架构设计
针对功能需求易变的特点，在架构设计时采用了模块化设计思想，方便业务功能的增加和变更。终端系统的软件架构，如图4所示。
4.1软件架构
该架构由下至上分为三个层次，依次是Platform层、TCBWare层和应用程序层：
1）Platform层即平台层：为海思提供的软件开发包，包括Linux内核、SDK和工具链；
2）TCBWare层：该层实现了DVB-C业务功能和增值业务功能。设计中采用了层次机构，以便于平台的移植和维护；
3）应用程序层：该层以TCB Ware框架为基础，配合GUI引擎实现应用程序的功能集成。
图4软件架构框图
4）“基本业务”包含节目搜索、电视播放、EPG、NVOD、节目预约、PVR、CA等功能;
5）“增值业务”包括3D电视、画中画、无线路由、可视电话、电子相框、电子书、媒体文件播放等功
能。
4.2增值业务的实现
4.2.1WIFI模块拨号设置功能，对WIFI路由模块进行参数设置，使其能够对EOC模块、固话ADSL以及通
2G/3G无线上网卡进行自动拨号，从而实现广电宽带接入功能。该模块的基本设置方式如下：
1）UART1参数设置：波特率：57600，数据位：8，停止位：1，校验位：N，流控制：N；
2）设置路由器工作在网关模式下，通过PPPoE拨号方式上网，要用到的AT指令：
AT+NET=2//设置AP模块的广域网连接方式为：PPPoE（ADSL）拨号。
AT+PPOECFG=
AT+COMICFG=1//保存AP模块以上配置。
ATZ//重启AP模块。
AT+PPOECFG=?//读取PPPoE拨号的用户名和密码。
返回：pppoe_user,pppoe_passwd，OK或Error。
4.2.2VoIP可视电话功能，海思提供Sample，目前可实现同一网段内的两台三网机顶盒间通话。
4.2.3USB DISK功能，实现U盘或移动硬盘目录树的显示功能，可以识别FAT16、FAT32和NTFS文件系统。在此基础上，可进一步实现电子书和电子相框等功能。
4.2.4电子相框功能，可以浏览本地存储设备和FTP上的多种格式的图片，支持预览、旋转、百叶窗、渐变、翻页等特技切换效果。
4.2.5电子书功能，目前只实现了TXT格式的电子书功能。
4.2.6图像采集功能，针对智能家居的应用，尝试将USB摄像头抓取到的视频或图片传输到指定的PC端。目前采用的方法是：先抓取图片或视频，并存储于本地存储器，然后再根据PC端请求进行传输。为此在PC端编写了软件，专门用于获取视频和图片数据。其中，指令传输采用TCP协议，数据传输采用UDP协议。
5结论
本文基于Hi3716C平台，采用Linux操作系统和自主开发的TCBWare软件，在传统的有线数字电视机顶盒的基础上，实现了网络和多媒体应用功能的扩展，为三网融合机顶盒产品化工作做了初步的探索。
参考文献：
【1】Hi3716C高清网络媒体处理器硬件用户指南
【2】HMS开发指南
【3】APM150C_AP模块AT命令操作手册_v20
【4】有线数字电视机顶盒选型规范高清型v1.4
【5】机顶盒菜单界面统一要求