PVR数字电视机顶盒特殊功能的研究与实现

论文摘要

随着我国数字电视产业的飞速发展,以及2008年北京奥运会的临近,数字电视机顶盒也迈开了崭新的步伐。带硬盘的PVR机顶盒已经成为高端数字电视机顶盒新的发展趋势。本课题针对PVR机顶盒的特点,对其中的特殊功能进行了研究,具体来说,完成了其中两个模块的研究和设计,一个是加密硬盘中所存放的节目数据,另一个是对所存储的节目进行特技播放。该课题以DVB-S卫星数字电视机顶盒系统为基础,选用意法半导体公司（STMicrotronics）提供的STi7109芯片作为嵌入式解码主芯片,同时采用了ST-OS21嵌入式实时操作系统作为软件开发平台。作者在其中主要完成的工作及创新点包括:1、以往的PVR机顶盒不具备对硬盘中所存放的节目数据进行保护的功能,而本课题通过软件实现了对所存储节目的加密保护。详细阐述了AES算法的设计原理和流程,在分析和研究算法的基础上对AES算法进行了一定的优化,使其更加适合资源有限的嵌入式环境。并且在PC和ST-OS21嵌入式系统两个平台上完成了该算法的性能测试。2、传统的快进快退操作仅针对码流中的帧内编码图像进行了提取,本文根据PVR机顶盒基于硬盘存储的特点,分析了目前国际数字电视领域主要使用的MPEG-2视音频码流,完成了基于帧内编码图像浏览机制的快退和分级快退操作;改进了快进算法,实现了以帧内编码图像和预测编码图像为基础的快进和分级快进操作。同时完成了循环播放的流程设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 PVR 数字电视机顶盒功能介绍
• 1.3 课题研究的背景和国内外动态
• 1.4 课题完成的主要工作
• 1.5 论文的主要内容和结构安排
• 第二章 PVR 数字电视机顶盒开发环境介绍
• 2.1 硬件平台介绍
• 2.2 调试环境的搭建
• 2.3 ST-OS21 实时操作系统
• 第三章 PVR 机顶盒硬盘数据加/解密模块的设计与实现
• 3.1 AES 算法的数学基础
• 3.2 AES 算法的轮变换原理
• 3.2.1 SubBytes 变换
• 3.2.2 ShiftRows 变换
• 3.2.3 MixColumns 变换
• 3.2.4 AddRoundKey 变换
• 3.2.5 AES 算法轮子密钥的生成原理
• 3.3 AES 算法的分析与优化
• 3.3.1 AES 算法设计原则的分析
• 3.3.2 AES 算法的优化
• 3.4 PVR 机顶盒中节目数据加/解密模块的设计
• 3.4.1 AES 算法的整体结构
• 3.4.2 PVR 机顶盒中AES 模块的设计
• 3.5 PVR 机顶盒中节目数据加/解密模块的测试
• 3.5.1 加/解密模块正确性的测试
• 3.5.2 加/解密模块性能的测试
• 3.6 本章小结
• 第四章 PVR 机顶盒快进快退播放模块的设计与实现
• 4.1 PVR 机顶盒快进快退模块的设计与实现
• 4.1.1 MPEG-2 视频数据的结构
• 4.1.2 GOP 的分析和应用
• 4.1.3 帧内编码图像提取的研究
• 4.1.4 PVR 机顶盒快进快退模块的流程设计
• 4.2 PVR 机顶盒循环播放模块的设计与实现
• 4.3 PVR 机顶盒特技播放模块的测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果
• 附录