STB與Linux軟件系統共舞
你知道STB是什么意思么？英文名全稱是Set Top Box，簡稱STB，即機頂盒。近年來，國內巨大的STB潛在市場，吸引了包括芯片廠商、CA廠商、中間件供應商、機頂盒生產廠商等廠家的熱情，圍繞STB的競爭全面展開。而STB與Linux有什么聯系呢？這就要說說最近報道的STB上Linux軟件系統解決方案。
事實上，隨著IPTV的興起，對機頂盒的性能要求也越來越高，采用X86硬件提升機頂盒的性能已是大勢所趨。但是，在提供更豐富業務功能的同時，大幅降低 機頂盒成本，也是機頂盒技術發展的一個必然方向。本文將講述基于兼容X86的STB上Linux軟件系統解決方案，不涉及技術開發細節。主要將從以下方面進行介紹：
一、硬件環境介紹
本機頂盒核心部件包括：STPC CPU，2M FLASH，64M DOM和32M RAM。
其中FLASH中存放Bootloader代碼，DOM中存放嵌入式Linux操作系統。當然，機頂盒需要一些外圍硬件電路，比如網絡接口、遙控器接口等等。
二、Bootloader開發
Bootloader是跟底層硬件關聯性非常強的一層軟件，也稱為BSP。開發人員需要相當熟悉硬件結構，一般來說，可以由硬件人員完成，也可以由軟硬件 人員共同協助完成。Bootloader除了初始化CPU，RAM和基本的串口輸出等功能外，還需要一些擴展功能，比如實現通過網絡接口或者串口燒錄操作 系統等。u-boot是一個開源的面向多個目標平臺(ppc, mips, arm, x86)的bootloader，并且功能強大，目前廣泛應用在嵌入式系統開發中，只要根據硬件平臺做有限的修改，就可以順利實現。本篇不講述u- boot的具體移植過程，移植細節可參見《u-boot在PowerPC 860上的移植》一文。
三、嵌入式Linux裁減與移植
嵌入式Linux我們選用Peewee Linux進行裁減，Peewee Linux的介紹和基本配置可參考《Embedded Linux 嵌入式系統原理與實務》一書。Peewee Linux的裁減僅僅是通過配置界面選擇某些組件，但需要注意的是要保留X窗口，瀏覽器需要X窗口支持才能啟動圖形化瀏覽器。但是，通過Peewee Linux裁減的Linux系統通常比較大，還需要做更進一步的裁減。一般來說一個不帶X窗口的嵌入式Linux可以小到4M，帶有X窗口的Linux也 可以在30M以下構建出來。總之，裁減后的Linux系統不能過于龐大，否則加上瀏覽器程序極有可能超出DOM的64M空間，需要另加存儲空間，增加成 本。
另一方面，在移植Linux到STB上后，由于STB上很多硬件在Linux下缺少驅動程序支持，不能工作。為此，開發必要的驅動程序是必不可少的一步。 在Linux下開發一個驅動是相當容易的，一是因為Linux驅動程序的架構相對固定，二是有很多的源碼可供參考。難點往往是調試過程，也更花時間，并且 經常需要改動某些代碼，同時，驅動開發過程中也經常需要示波器、邏輯分析儀等設備的幫助。
四、瀏覽器程序選擇 (Embedded Mozilla）
在Linux環境下有很多開源的瀏覽器，但綜合比較來說，Mozilla功能強大，支持的協議也相對比較多，圖形界面豐富。其次，Mozilla專門為嵌 入式系統開發了一個Embedded Mozilla項目，不加裁減的話，編譯結果大概20M多，用戶可以對其進行裁減，一般來說，裁減到14M左右是很輕而易舉的事。并且該項目是提供源碼 的，用戶可以根據需要定制一些功能，比如用戶界面等等。
具體可以參考主頁：http://www.mozilla.org
五、JVM移植
針對目前很多網頁是Java severlet的特點，使得瀏覽器能支持Java語言是一大趨勢，Embedded Mozilla很容易實現對Java的支持，這也是為什么選擇Embedded Mozilla的原因之一。只要以動態庫的形式注冊sun公司提供的JVM到該STB的系統庫路徑下，并在Embedded Mozilla中設置一下瀏覽器針對Java severlet的plug in功能，即可實現Embedded Mozilla對Java severlet的支持。
JVM下載參考：http://www.sun.com
六、其它應用開發擴展（EPG實現及EasySoap使用）
該部分功能主要是為解決STB向PVR/DVR的擴展，當然如此擴展后需要添加大容量存儲設備，以存儲數據。EPG是PVR/DVR上不可或缺的軟件之 一，預先提供節目給用戶，用戶通過預定的方式下“訂單”，PVR/DVR根據用戶的預定情況實現節目的自動錄制功能。目前EPG功能比較流行的做法是：在 PC機上用Web Service實現服務端，在PVR/DVR上實現客戶端，由于Web Service利用SOAP協議交互。為此，EasySoap浮出水面，利用該開源項目，可以很方便開發出Linux上的EPG客戶端，實現與Web Service的交互。
七、媒體播放軟件實現
該功能也可認為是STB的擴展，是PVR/DVR功能的一部分。媒體播放器我們選用功能強大的mplayer，這是Linux軟件系統下又一個出色的開源軟件，支 持格式眾多，包括很多流媒體在內，移植mplayer也比較簡單。參見網站：http://www.mplayerhq.hu/
八、VOD實現
VOD是STB交互功能的增強，因為我們已經移植了Embedded Mozilla以及mplayer，VOD功能可以利用這兩個軟件順利實現，需要做的工作只是在Embedded Mozilla中如何判斷當前的連接是一個媒體文件，以判斷是否需要打開mplayer進行播放。
九、軟件遠程更新問題
雖然目前用戶要在STB設備上實現軟件遠程更新的需求并不突出，但軟件遠程更新問題是降低維護費用一個強有力的手段。STB的遠程軟件更新可以采用主動或 被動的方式，主動的方式就是由用戶手動去下載最新軟件，實現升級；被動方式就是由STB開發商根據STB的信息主動提示用戶更新，類似于window 2000/XP的升級程序。考慮到STB的特殊性，比如升級過程中可能發生意外，掉線等情況，建議采用由用戶手動去下載軟件進行升級的方式。
具體實現方法是：在STB上開發專門用于軟件升級的程序，該程序通過HTTP/FTP下載最新應用程序到本地，然后實現STB上軟件的升級。由于系統上空 間通常比較緊張，一旦升級失敗，極有可能造成系統不能啟動的情況，解決辦法往往是增加內存空間，先備份先前的系統，如果升級成功，再刪除，如果失敗，則恢 復先前系統。
十、小結
Linux由于其開源特性、出色的網絡功能和眾多的開源項目支持，正越來越成為嵌入式系統開發者關注的目標之一。相信越來越多的嵌入式開發者將加入到Linux軟件系統這個行列中來。
本文提出的僅僅是解決方案，實際開發中，從硬件設計到軟件開發是一個相當漫長的過程，軟硬件的協同設計、硬件的調試、軟件的開發、軟件的測試、系統的集成測試等過程都會遇到攔路虎，很多意想不到的問題會時不時地忽然冒出來。
為此，在STB項目開發中，硬件的設計過程需要具有豐富經驗的硬件工程師，以盡量縮短硬件設計與調試的時間。軟件系統中上層應用的開發過程建議開發者采用 OO的思想，同時在開發中運用設計模式，以防開發過程各種意想不到的變化。另外，值得一提的是，很多項目中，開發人員認為只有硬件開發完成后才能進行軟件 的開發，這是一種誤解。事實上，軟硬件開發的過程可以同步進行，在硬件開發階段可以同時進行上層軟件的開發，這樣可以盡可能加快產品走向市場的步伐。
隨著STB 上Linux軟件系統方案解決，相信廣大的用戶的生活會更加方便快捷。
【編輯推薦】
