內容簡介：

基于三洋半導體軟硬件分離平臺上，已經開發了雙向CA、雙向數據廣播等應用，實現了VOD、卡拉OK、電視彩票、通用瀏覽器、股票廣播等功能。另外，機頂盒的基本功能、OSD也都可以由第三方軟件公司在其硬件平臺上開發。這些功能不再像以前全部由機頂盒廠家統一集成，可以由不同的公司獨立開發，單獨放到機頂盒中使用，并可以單獨更換。如果不是實現了軟硬件分離，這種獨立的軟件開發幾乎是不可能的。

前言：

目前，機頂盒平臺軟硬件緊密結合、密不可分，所有的軟件都由機頂盒廠家進行集成，為了應付不同的運營商客戶五花八門的界面及應用，機頂盒廠家要付出很大的軟件開發成本，導致機頂盒價格居高不下。

數字電視軟硬件分離機頂盒平臺是一種十分開放的數字電視應用技術平臺，在該硬件平臺上可以允許第三方軟件公司獨立開發應用程序給運營商使用。即使在機頂盒分發到用戶以后，也可以單獨開發新的功能模塊并下載到機頂盒中運行，而不再通過機頂盒廠家集成測試，打破了傳統數字電視封閉的軟件開發模式，減輕了機頂盒廠家的軟件開發壓力。隨著時間的推移，根據運營需要，可以很容易增加新的功能模塊。

值得一提的是，在該平臺上可以很容易支持任何標準CA的開發，以及任何標準批量使用的CA的集成，CA庫文件不需大量擴散，可以提高智能卡CA的安全性。

一、數字電視軟硬件分離的必要性

以前的數字電視技術的開發是一種非常封閉的開發模式：芯片廠家提供給機頂盒廠家芯片和軟件開發環境，再由機頂盒廠家在這個平臺上開發應用程序。CA、數據廣播等幾乎所有第三方應用軟件的任何集成和改動都需要機頂盒廠家參與，其他專業的軟件開發商很難插手，限制了軟件的來源與選擇，大大加重了機頂盒廠家的軟件開發壓力，也造成了高度軟硬件捆綁的技術模式。機頂盒廠家集成的CA、數據廣播等軟件越多，機頂盒種類越多，所面臨的運營商客戶越多，這種壓力就越大。這種情況下，升級改進工作將變得非常繁雜。機頂盒廠家僅僅能滿足于發放平移機頂盒之前的軟件需求。批量使用后，即使發現問題，也都無可奈何，更何況增加新的功能了。

軟硬件分離后的CA、數據廣播、中間件及其它應用軟件可以由不同的軟件公司獨自開發，這些應用軟件可以單獨提供給運營商使用，每種軟件可以獨立更換升級，機頂盒廠家只生產含有基本功能的裸機，基于這種軟硬件分離下的機頂盒軟件平臺，軟件開發就變成了一個長期改進增加功能的過程，而不像早期已經平移的軟硬件捆綁的機頂盒，在出廠后，幾乎一次定終身。

在原來軟硬件捆綁的模式下，軟件成熟的緩慢制約了芯片的更新換代，進入市場最早的機頂盒芯片獲得了大規模運用，但卻不是最先進的。軟硬件分離后，可以有更多的芯片廠家參與競爭，有線電視運營商可以充分從快速發展的芯片技術中獲益，可以讓最新的芯片技術服務廣電，而不是付出更多的代價一直使用3年甚至5年前落后的機頂盒芯片產品。

二、機頂盒硬件平臺的選擇

機頂盒好比是一座樓房，硬件平臺就是這個樓房的地基和框架，一旦成型不可更換。軟件就是這座樓各個房間中的裝飾和居民了。如果地基不好，樓房不可能蓋高，檔次也低，住的人自然就少。和樓房的地基一樣，機頂盒的硬件決定了機頂盒性能的高低和功能擴展的多少。所以，運營商和機頂盒廠家在專注挑選性價比高的機頂盒硬件平臺時，首先要注意以下幾點：

１、采用先進的半導體工藝，例如，采用90納米工藝的芯片比采用130納米工藝的芯片性能高，而且

降價空間大，功耗也低。
２、芯片時鐘及處理速度足夠高，這樣將來可以擴展更多需要處理速度高的應用程序。
３、要選擇含較通用CPU的機頂盒芯片，例如ARM系列。
４、考慮安全因素，要選用知名的國際大品牌的機頂盒芯片。

下面將含有ARM內核的三洋LC74189和意法的STM5105性能進行比較如下：
 

     從以上對比可以看出，三洋的LC74189具有非常明顯的優勢，已經經過大批量使用的檢驗，使用的是嵌入式系統中應用最廣泛的ARM9CPU，并且是采用先進的90nm技術工藝，將QAM解調器直接和后端解碼集成在了一起。所以本設計就以基于該機頂盒芯片的軟硬件平臺為例，介紹機頂盒軟硬件分離的原理與實現。同時，該芯片還有長城無卡CA安全管理硬件模塊，同時也可以支持其他任何標準的CAS。

三、軟件平臺的組成

    軟件平臺是介于硬件應用API之間的軟件部分，包含操作系統、硬件驅動、MMU管理、安全管理等模塊、向量管理以及應用接口等模塊，是一種功能強大的開放的軟件平臺，給編程者提供了豐富的軟件接口，可以讓不同的軟件公司基于該平臺開發各種應用，其中包括比較重要的CA應用程序。整個軟件平臺的框架如下：

四、軟件平臺的作用

    機頂盒軟硬件分離后的軟件平臺，介于硬件和應用程序之間，在一定意義上也可以稱作一種中間件，但和人們理解的傳統中間件有所不同。因為要實現CA、瀏覽器等功能，使得有的部分更靠近硬件，所以還需要提供和硬件驅動相關的接口。例如對DVB CA信息的接收，還有用于排錯的串口收發等功能接口。如果一定要把這種軟件平臺理解成中間件，那么它應該是很靠近底層的中間件。該軟件平臺是由日本三洋半導體公司委托山東泰信電子，結合廣西廣電網絡公司的實際應用，制定的一個開放的軟件平臺接口標準，目的是降低機頂盒軟件開發技術門檻，方便運營商自己開發CA等涉及自己利益的應用程序，把握主動權。因為各個模塊單獨增減改進，可以隨著時間的推移，逐漸地根據運營的需要增加功能模塊，而這些功能模塊在運營商開始平移時很難想到。這樣，需要增加的功能模塊可以由運營商選擇不同的專業軟件公司開發，不需要找機頂盒廠家解決。例如，在發現了所使用CA的安全問題后也很容易改進，而不像現在那樣束手無策。

    值得一提的是，這種結構允許第三方軟件公司開發的中間件作為一個單獨的模塊放到機頂盒中運行，將來可以獨立更換。運營商完全不用擔心將來中間件的升級問題。在這個軟硬件分離的平臺上，已經有了基于瀏覽器和JAVA的中間件等模塊，進一步屏蔽了與硬件相關的部分，山東泰信幫助廣西廣電網絡開發雙向數據廣播等應用，實現了VOD、卡拉OK、電視彩票、通用瀏覽器、股票廣播等功能。這些功能不再像以前全部由機頂盒廠家統一集成，可以由不同的公司獨立開發，單獨放到機頂盒中使用。在廣西參與這種開發的公司有近十家，由山東泰信協助廣西廣電做總集成。如果不是實現軟硬件分離，這種協作幾乎是不可能的。

五、軟硬件分離平臺下實現CA的例子

    CA是機頂盒中最為重要的一部分，以往也是機頂盒廠家使用CA廠家提供的庫文件進行集成的一部分，不但集成測試復雜耗時，同時也是造成CW擴散泛濫的一個重要原因。而利用基于LC74189的軟硬件分離技術，這項集成完全可以由CA廠家一方獨立完成，不需要互相提供任何的庫文件，避免了集成過程中需要加強保密、聯合測試等耗時費力的工作，還可以很大程度上避免CW共享情況的出現，而運營商還可以獲得一個高性價比的機頂盒。

    因為基于LC74189的開發平臺已經集成了設計CA所需要的各項基礎功能，所以，在基于LC74189的軟硬件分離基礎上開發CA，僅需要簡單地做以下工作：

    1、利用系統提供的操作系統接口，創建各種線程，建立運行環境。
    2、如果是智能卡CA，利用系統提供的SMART卡板驅動，開發SMART卡的相關功能。也可以直接應用本系統提供的T0、T1等協議。
    3、利用系統提供的DEMUX驅動，完成各種收表的動作。
    4、提供給系統所需要的接口，例如：開始、停止解碼、設置年齡等級、工作時段、獲取授權信息等等，以便完成CA的各種功能。
    5、在該軟硬件平臺上進行編譯，生成可執行文件，由運營商單獨下載到機頂盒中運行，而完全不經過機頂盒廠家。

    從以上的工作可以看出，不但移植時的工作與傳統的集成相比要簡單許多，而且關鍵是集成的環境非常獨立，CA與機頂盒其他軟件可以分別由不同的公司獨立完成并測試，CA的集成完全可以交由CA廠商或者運營商來獨立完成， 通過運營商前端下載服務器下載到機頂盒中執行，還可以使用原來的智能卡。

    由于提供了開發CA的高層接口，無論是重新開發CA還是移植現成的CA都非常方便。既然連最復雜的CA應用都可以在軟硬件分離基礎上開發，那么其它的應用，例如股票，瀏覽器，界面等等，則更容易在軟硬件分離平臺上實現。

    現在，這個基于LC74189的軟硬件分離開發平臺測試版本，可以在山東泰信電子公司網站：www.taixin.cn/bbs 上免費下載。

六、實現軟硬件分離的意義

    數字電視軟硬件分離，從根本上打破了長期禁錮廣電進入良性發展的軟硬件捆綁的舊模式。讓軟件開發隨著運營需要的變化而不斷完善、增加新的功能模塊，而不僅僅是把業務限定在一個近乎固定功能的網絡上，并且會大幅度降低平移成本，這也是許多廣電的愿望。

   后轉換時代，許多廣電對已經平移的網絡作了深刻的總結，如何經營，是廣電人共同關心的話題。

    還沒有進行轉換的運營商可以借鑒先行者的經驗教訓。應該說，機頂盒的軟硬件捆綁，不能獨立進行各個軟件的改進升級，增加新的應用更加困難，壓縮了運營商進行增值應用的空間，是已經平移過的運營商得到的最大教訓。另外，CA方面，在發現安全隱患后無法采取技術手段彌補，讓運營商感到不安全，也是軟硬件捆綁后的另一大后患。這些教訓值得那些還沒有進行平移的運營商吸取，以避免再走同樣的彎路。