本站原创摘 要 ：随着现代化信息技术的迅猛发展,互联网影响范围的日益扩大,网络电视也越来越普及,但在其发展过程中却面临高昂的专利费的约束.本文分别从通用嵌入式图形系统解决方案以及网络电视图形系统两个角度展开分析,并对图形系统分布式结构进行探讨.
关 键 词 ：网络电视 图形系统 嵌入式结构
1前言
随着现代化信息技术的迅猛发展以及网络影响范围的日益扩大,网络电视也越来越常见.网络电视所提供的数字媒体服务质量水平有显著提升,对于用户而言,可以自由选择互联网中的节目资源,媒体提供者与媒体消费者之间实现了真正意义上的互动.对面向网络电视的图形系统设计方案进行分析和探讨具有重要的现实意义.
2.IPTV图形系统分析
2.1通用嵌入式图形系统
目前中国的IPTV市场正处于规模发展初期,从整体市场格局来看,国内IPTV用户数呈稳步上升趋势.有咨询公司预计,受宽带用户增长、奥运会即将召开等因素的推动,到2010年中国IPTV用户将超过1000万户.1000万将对IPTV的政策、网络、产业链以及商务模式提出新的考验,届时制约IPTV发展的直接因素和间接因素都会暴露出来.面对数字电视的整体平移,接下来两年将成为IPTV发展的关键时期.在这样一个关键的业务导入期,如何正确认识和迅速发展IPTV的图形系统,是目前IPTV运营商面临的关键问题.
目前实践中较为常见的嵌入式图形系统解决方案主要有以下几种：
（1）采用嵌入式操作系统自由GUI,比较具有代表性的如嵌入式操作系统vxWorks自身拥有Zinc GUI及图形设计工具,能够在一定程度上提高开发嵌入式软件系统的速度,其不足之处主要是体积大,系统对操作系统平台具有一定的依赖性,开发成本相对较高；（2）对较成熟的GUI进行移植,但会导致版权及系统移植问题,并且由于体积较大,无法达到网络电视机顶盒对重量的要求；（3）依据浏览器特点,开发GUI系统或者借鉴较成熟的GUI系统架构重新.此方案的优势在于可以从实际需求出发进行设计,性能较高,体积有限,不足之处主要是成本相对较高.
当前嵌入式领域中较多的图形系统是Tiny-X、QT/Embedded等,嵌入式图形系统的功能十分强大,同时体积也相对较大,Nano-X体积小,最重要的是能够根据实际需求进行灵活配置,源码是开放的,其图形功能更加完善,其传输机制是建立在消息机制基础之上的,因而笔者选用其作为本系统原型.Nano-X也存在一定的不足,消息的传输是借助Socket套接字中的X模式实现的,但DSP的网络通讯接口尚未建立,只有一些通用的高速通讯接口.
2.2网络电视图形系统
网络电视系统所占用的裕兴运行资源量少,界面友好,并支持实时更新,所需要的图形控件种类较少,最基本的专用控件即可满足其需求；与此同时,电视机显示方式与电脑显示方式存在一定差别,因此,网络电视图形系统要以电视机扫描方式及图形显示方式为依据进行量身；并且还要确保图形引擎技术具备一定的可移植性和灵活性,图形引擎最好是可插拔的,这样可以方便的完成在线升级及远程维护.
为实现轻型、简便、较好的可移植性及较高的可靠性,并对系统成本及研发周期进行综合考量,在对现有嵌入式图形系统架构进行参考之后,提出依托于嵌入式浏览器系统的轻型图形系统设计方案,并将其作为机顶盒应用软件主控模块.在网络电视机顶盒软件系统当中,嵌入式浏览器是一个独立的模块,同时也向人机交互及界面显示提供支持.面向网络电视的图形系统结构详见图1所示.
3.图形系统分布式结构分析
本文所阐述的面向网络电视的图形系统在结构上采用的是ARM9以及DSP双处理器分布式结构,ReWork操作系统在DSP上运行,Linux操作系统在ARM9上运行,这样,图形系统服务端将在ReWork操作系统中运行,其与在Linux操作系统中运行的图形系统客户端之间的交换是借助SPI通道得以最终实现的.在当前图形系统大多数所采用的是客户/服务器模式,此类图形系统大部分所采用的都是网络TCP可靠传输协议,这样可以最大限度确保客户端与服务器端所传输的数据的可靠性及完整性.由于本文中所提及的DSP不具有网络接口,一次图形客户端及服务端的通信接口用SPI来充当,但由于SPI协议自身在数据传输方面的可靠性较差,因此,为最大限度的确保客户端与服务端所传输的图形图像数据的可靠性,需要在SPI驱动程序中添加可靠性传输协议.结合上文分析,本文并未采用传统意义上的嵌入式图形系统结构,而是选用分布式图形系统架构,详见图2所示.
网络电视图形系统各个部分的功能为：
（1）图形服务器端,主要涉及到图形引擎、字体处理引擎以及输入法引擎等三部分,其中,图形引擎主要包括事件处理引擎、图形处理引擎以及格式转换、叠加以及缩放等内容；字体处理引擎位于DSP端,结合实际需求提供点阵以及矢量字库等不同显示方式；网络中用户输入信息只有输入法一种方式,输入法引擎使输入法基本框架得以实现.
（2）图形客户端,主要包括控件层以及红外遥控器驱动引擎两部分,其作用是对用户发出的请求进行接收,并对其进行封装处理,借助SPI通讯设备箱图形服务器端进行传输.
（3）消息机制,客户端位于ARM端,而服务端位于DSP端,二者之间的数据传输需要借助SPI总线实现,因此在图形系统设计了消息机制以确保交互同步性.客户端操作首先经过封装处理,以一定的格式向图形引擎进行传输,由其对其进行处理,最后在向客户端进行反馈.
（4）设备驱动层.本图形系统最大的特色就体现在设备驱动层.对于机顶盒而言,显示设备、遥控器设备、面板键及通信设备SPI总线与图形系统之间存在一定关联.根据硬件原理图可知,显示设备是连接在DSP上的,遥控器设备与ARM端借助红外实现连接,GPIO将面板键与ARM端连接起来.
4.结语
综上所述,网络电视是现代化信息技术及网络迅速发展的结果,网络电视的节目质量更高,媒体提供者与消费者实现了真正的互动.随着IPTV应用和服务的不断丰富,IPTV的商业运营将不再局限于用户包月、频道付费等简单盈利方式,而是与各行各业共同发展,达到共赢.参考文献
[1] 徐广毅,张晓林,崔迎炜,杨欣昕,吴小伟.嵌入式Linux系统中GUI系统的研究与移植[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2004（10） 124-125
[2] Ediwin J Tan,Wendi B Heinzelman.DSP architectures： past, present and future. ACM SIGARCH Computer Architecture News . 2003 34-35
[3] 胡双红,邓月明.基于Microwindows的嵌入式Linux轻量级图形应用库的设计[J]. 电脑与信息技术. 2006（02） 56-57
[4] 蒋文军,张晓林,崔迎炜.嵌入式浏览器Konqueror/embedded的技术分析[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2005（05） 123-124
[5] 沈建华,罗悦怿. 基于NSND Flash的FFS设计与实现[J] .计算机应用与软件,2005,15（11）：60-65
[6] 邓彬伟. 嵌入式系统中可配置式GPIO模拟SPI总线方法的设计与实现[J]. 电子技术,2007,23（7）：44-46