交互式数字电视中的嵌入式系统

当今的集成数字电视接收机解码器，即数字机顶盒(STB)已不再只是简单的音频／视频解调器／解扰器。它们是图形丰富的多媒体终端，拥有功能强大的CPU (>150MIPS)和大量的嵌入代码(>4MB)。大多数机顶盒还包括一个Java运行时间环境作为其首选平台，用于运行应用程序并支持交互式数字家庭娱乐与服务。这些设备将会整合数字视频录像(DVR)等新技术和用以连接的其它模式(V.90、DOCSIS、802.11b等)，并发展成为诸如家庭网关与媒体服务器等复杂产品。
对于这些先进设备而言，到目前为止还没有形成一个统一的标准。之所以有如此多的选择，其原因包括：市场的高速增长、众多竞争者的市场细分(关于最佳技术，各个竞争者都有其自己的观点)以及技术的不断发展。
对于那些希望从晶圆厂商的革新中获益的消费电子产品制造商(CEM)而言，他们必须应对大量的标准，从各种中间件中进行选择，以及适应功能上的实质性变化。
风河公司除了提供业界领先的实时操作系统(RTOS)与开发工具外，还提供独特的软件技术组合，用于满足当今交互式数字电视(iDTV)市场的各种需要，其中包括：
联网与连接：多种多样的有线与无线连接及联网协议栈；
?数字媒体框架(DMF)：一种模块化交互式数字电视架构，它允许硬件平台的快速配置和更改控制；
?WindML：用于嵌入式多媒体应用程序的基础图形、视频和音频技术；
?JWorks：一种以较小内存空间提供高性能的最佳嵌入式Java解决方案；
?面对家庭网关的Tornado：用于宽带接入家庭网关的集成化软件平台和开发环境。

连通性
该公司的外围设备支持包括各种硬件设备的初始化代码，以及嵌入式iDTV卡必须支持的各种硬件外围设备驱动程序。典型的驱动程序包括串行、以太网、定时器及ATA／IDE外围设备。

数字媒体框架
通过强调经现有接口来访问那些不常用的隐藏组件，风河的通用软件平台提供了适用于交互式数字电视设备的基础结构(图1)。消费电子产品制造商可从此数字媒体框架获取如下益处：
?一种低级的功能性基础，在此基础上可创建跨平台的可移植应用程序。
?一种可移植、模块化架构，它允许通过一个硬件抽象层快速配置和更改对该硬件平台的控制。
?一种独立于平台的可裁剪架构，可以对其进行扩展，以支持多中间件平台，如MHP与专有环境。

WindML 图形
图形与用户友好的输入是高级交互式数字电视设备的核心功能。为了满足消费者的期望，交互式数字电视设备必须使用诸如图形处理器、液晶显示屏、视频芯片组、音频处理器及输入设备等技术来完成任务。在整合这些技术的同时，要保持较小内存占用空间、高可靠性以及最佳的性能是一件富有挑战性并且非常耗时的任务。
WindML(风河多媒体库)支持运行在嵌入式系统中的各种多媒体应用程序，它为各种各样的架构提供了基础图形、视频和音频技术。WindML是一种基于可裁剪架构的多媒体库。
支持多图形及视频层意味着可以在电视视频中覆盖一个文本、图形或完整应用程序的图形层。风河多媒体库能够满足嵌入式设备的所有图形需求，从而使得开发人员能够在风河的实时操作系统中构建丰富的、全比例的嵌入式图形用户界面，并且系统开销很低、能大大缩短产品的上市时间。

JWorks 嵌入式Java
Java技术为嵌入式系统开发人员提供了崭新的机会，开启了连接、可再编程设备的新篇章。它现在是所有交互式数字电视交互性引擎的主要标准，可为用户提供全新的交互式应用程序与服务。同样，其本质还在于能够提供可能的最快、最可靠性能，同时还满足了机顶盒的成本限制，从而限定了支持它所需要的内存和处理能力。通过采用风河的JWorks产品套件，可以显著加快产品的开发周期。
Jworks基于加速Sun兼容技术——Insignia的Jeode软件，并包含了嵌入式虚拟机(EVM)和库，以在VxWorks中运行PersonalJava应用程序(见图2)。EVM的特性在于一个动态自适应编译器(DAC)，它允许开发人员在其目标系统上微调性能与内存大小。
JWorks嵌入式Java解决方案扩展了VxWorks实时操作系统的功能，但同时保留了VxWorks的高可靠性、高可裁剪性、高可移植性、较小内存占用空间以及高性能。
JWorks集成并高效利用了Tornado开发平台的所有组件。这些组件包括：VxWorks实时操作系统、板级支持包(BSP)、设备驱动程序、图形与多媒体库、文件系统、联网与连接协议以及开发工具等。开发人员可以节省创建和整合一个高性能JVM通常所需的数百个“工程师- 月”(一个工程师在一个月内完成的工作量)，将精力集中于其应用程序与竞争者应用程序的差异性上。

面对家庭网关的Tornado
宽带Internet接入与基于网络服务日益增强的可用性推动了高级网关设备的发展。服务提供商与用户均对网关设备提出了更高级的特性，包括接入共享与安全性、远程管理以及用于语音和娱乐的多媒体能力。面向家庭网关的Tornado(见图3)为家庭与小型办公场所中的所有网关设备提供了实际所需的核心功能集。
采用面向家庭网关的Tornado，交互式数字电视开发人员可以从一个单一可信任源中获得完整的软件套件，而无需将不同来源的联网组件组合在一起，然后将它们集成于一个特殊基板上。在VxWorks中预置了联网组件，动态配置接口被链接至VxWorks中的SNMP代理上，从而节省了大量的开发时间，并缩短了产品的上市时间。
面向家庭网关的Tornado为开发人员提供了很强的通用联网基础，并可对此基础进行拓展，以使其能够支持将来更高级的功能。

VxWorks 5.x
VxWorks是Tornado II嵌入式开发平台(见图4)的运行组件，它是嵌入式开发行业应用最为广泛的实时操作系统。它包含了Wind微核的核心功能、高级联网支持、功能强大的文件系统、输入／输出管理以及C++与其它标准运行的支持。
VxWorks专为高可裁剪性而设计，它使得开发人员可以将紧缺的内存资源分配给其应用程序，而不是操作系统。从需要几千字节内存的深度嵌入式设计到复杂的高端实时系统(需要更多操作系统功能)，开发人员可以从100多个不同选项中进行选择，从而能够创建数以百计的不同配置。开发人员还可以在开发过程中使用单独模块，而在生产系统中省去。■