数字电视一体机DVB-CI软件的研究与开发

论文摘要

采用DVB-CI（Digital Video Broadcasting, Common Interface）相关标准的数字电视一体机是国内数字电视发展的方向。数字电视一体机包括主机（Host）和具有条件接收功能的CAM卡（Conitiaonal Access Module）两部分,两者之间通过PCMCIA接口连接,并根据DVB-CI相关标准所规定的协议进行通信。主机和CAM卡可以由不同的软硬件平台分别实现,因此在实际使用环境中,主机会与不同提供商的CAM卡进行交互,需要处理工作过程中出现的复杂情况,所以主机中DVB-CI相关软件的质量直接影响主机的推广和使用。论文中介绍了数字电视一体机主机中与DVB-CI相关的三部分软件模块的设计和实现方法,分别是DVB-CI设备驱动程序、DVB-CI协议栈和主机资源程序。首先,DVB-CI设备驱动程序部分介绍了嵌入式系统中驱动程序开发的特点,以及使用驱动程序屏蔽底层硬件设备的具体特性、为上层软件提供一个功能统一的抽象设备的方法。论文以STB02500硬件平台、Hardhat Linux系统为例,详细介绍了DVB-CI驱动程序的设计与开发,说明了CAM卡操作的一般过程,为其他平台上的DVB-CI驱动程序开发提供了参考。其次,介绍了嵌入式系统中DVB-CI协议栈的设计方法。协议栈根据嵌入式系统的特点进行设计,通过功能分解来降低系统的复杂度,提高可靠性。协议栈采用分层结构、消息驱动机制。每个协议层由一个任务来实现,负责管理相应的协议层对象。协议层对象有多个状态,不同状态能够响应不同的消息。在协议层设计中,采用零内存拷贝技术来提高协议层的效率,通过时钟模块与协议层对象的配合使用来降低对系统资源的消耗,使用移植接口来提高协议栈的可移植性,并通过宏定义对协议栈进行配置和剪裁。最后,介绍了主机资源程序的设计。主机资源程序通过DVB-CI协议栈为CAM卡中的应用程序提供服务。主机资源程序划分为多个独立的程序模块,每个模块对外提供两个接口。其中一个是根据协议栈要求的接口形式向协议栈提供的接口,另一个是根据资源程序模块本身的功能而规定的与主机支持程序之间的接口。以这种设计为基础,通过资源列表可以很方便的实现资源的管理与扩展。DVB-CI设备驱动程序、DVB-CI协议栈和主机资源程序已经应用到实际项目中,能够与不同提供商的CAM卡正常工作,达到了设计的要求,并且成功的移植到了其他系统平台。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 论文的背景与意义
• 1.1.1 数字电视目前的发展状况
• 1.1.2 数字电视节目的内容保护
• 1.1.3 机顶盒与数字电视一体机
• 1.1.4 论文的目的与意义
• 1.2 目前数字电视节目内容保护的相关技术
• 1.2.1 ATSC 配置点技术（POD）
• 1.2.2 DVB 同密技术
• 1.2.3 DVB 多密技术（DVB-CI）
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 PDT2 系统结构
• 2.1 软硬件平台的整体结构
• 2.2 硬件平台介绍
• 2.3 软件平台介绍
• 2.3.1 可抢占的Linux 内核
• 2.3.2 实时调度器
• 2.4 DVB-CI 相关软件的框架
• 第三章 DVB-CI 设备驱动程序设计
• 3.1 嵌入式系统设备驱动程序的特点
• 3.2 STB02500 硬件平台的CAM 卡控制方式
• 3.3 HARDHAT LINUX 系统中的设备驱动程序
• 3.4 设备驱动程序的设计与实现
• 3.4.1 命令定义
• 3.4.2 EBIU 接口配置方法
• 3.4.3 文件操作函数
• 3.4.4 驱动程序加载、卸载相关函数
• 3.5 DVB-CI 驱动程序设计小结
• 第四章 DVB-CI 协议栈设计
• 4.1 协议栈的层次结构
• 4.1.1 接口设备
• 4.1.2 物理层
• 4.1.3 链路层
• 4.1.4 传输层
• 4.1.5 会话层
• 4.1.6 资源程序
• 4.2 协议栈配置项
• 4.3 零内存拷贝
• 4.3.1 pSOS 嵌入式操作系统中的零拷贝数据传输
• 4.3.2 DVB-CI 协议数据单元的格式
• 4.3.3 零内存拷贝方法设计
• 4.3.4 零内存拷贝方法的实现
• 4.4 移植接口
• 4.4.1 抽象设备接口
• 4.4.2 操作系统接口
• 4.4.3 主机资源程序接口
• 4.4.4 移植接口小结
• 4.5 时钟模块
• 4.5.1 时钟操作函数
• 4.5.2 时钟模块的设计
• 4.6 协议层设计
• 4.6.1 物理层的设计
• 4.6.2 链路层的设计
• 4.6.3 传输层的设计
• 4.6.4 会话层的设计
• 4.7 DVB-CI 协议栈总结
• 第五章 主机资源程序设计
• 5.1 主机资源程序模块概述
• 5.2 资源管理器RM （RESOURCE MANAGER）
• 5.2.1 RM 的接口
• 5.2.2 RM 的工作过程
• 5.3 应用程序信息AI （APPLICATION INFORMATION）
• 5.3.1 AI 的接口
• 5.3.2 AI 的工作过程
• 5.4 条件接收支持CAS （CONDITIONAL ACCESS SUPPORT）
• 5.4.1 CAS 的接口
• 5.4.2 CAS 的工作过程
• 5.5 日期时间DT （DATE TIME）
• 5.5.1 DT 的接口
• 5.5.2 DT 的工作过程
• 5.6 人机接口MMI （MAN MACHINE INTERFACE）
• 5.6.1 MMI 的接口
• 5.6.2 MMI 的工作过程
• 5.7 主机资源程序设计总结
• 第六章 DVB-CI 相关软件的应用
• 6.1 DVB-CI 相关软件在开发平台上的运行情况
• 6.2 DVB-CI 相关软件在实际产品中的应用
• 6.3 移植的工作量
• 6.4 DVB-CI 相关软件应用的总结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作的成果
• 7.2 后续的工作
• 参考文献
• 致谢
• 声明
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果