數(shù)字機(jī)頂盒人機(jī)交互組件的設(shè)計(jì)

三網(wǎng)融合和信息技術(shù)的發(fā)展引發(fā)了有線電視的數(shù)字化整體平移，數(shù)字電視機(jī)頂盒則是終端用戶接收數(shù)字電視和CATV寬帶綜合服務(wù)的平臺(tái)。數(shù)字電視機(jī)頂盒不可缺少的模塊是用戶交互組件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，其目標(biāo)是以簡(jiǎn)單的方式提供對(duì)電視屏幕的選擇控制，同時(shí)提供可視反饋信息和瀏覽[1]。遙控接收是最主要和最便利的用戶交互組件，軟件位于嵌入式系統(tǒng)的上層。

1 交互組件的基本工作原理與鍵值規(guī)范

遙控器將遙控信號(hào)(二進(jìn)制脈沖碼)調(diào)制在38 kHz的載波上,經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管,轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射給遙控紅外接收模塊，后者將用戶指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的鍵值，發(fā)送給嵌入式系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的處理和操作，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互[2]。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種,其中最為常用的是脈沖寬度調(diào)制碼(PWM)、脈沖位置調(diào)制碼(PPM)和RC5(Remote Control 5)碼等[3]。本系統(tǒng)交互遙控器組件設(shè)計(jì)采用符合Philips RC5P標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，RC5碼的格式如圖1所示[4]。


2 交互組件軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

交互實(shí)現(xiàn)的流程是：遙控信號(hào)觸發(fā)一個(gè)中斷并將接收到的碼值存入一指定的緩沖器中，同時(shí)發(fā)送一個(gè)信號(hào)給應(yīng)用程序中專門(mén)負(fù)責(zé)接收遙控器按鍵值的任務(wù)。此任務(wù)不斷地讀取遙控信號(hào)，一旦檢測(cè)到信號(hào)，就到指定的緩沖器中將碼值讀出，再按照事先規(guī)定好的遙控器碼值對(duì)應(yīng)表轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序可以識(shí)別的鍵，并通過(guò)消息隊(duì)列發(fā)送給用戶接口界面程序，由它對(duì)按鍵進(jìn)行響應(yīng)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理操作[2]。首先構(gòu)造遙控器相關(guān)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)類(lèi)型如下：

遙控器脈沖的類(lèi)型
typedef struct PULSE {
u_int32 length;
bool high;
bool shortpulse;
bool longpulse;
bool interwordpulse; } PULSE, * PPULSE;

遙控器狀態(tài)枚舉變量

enum irstate
{
STATE_HEADER_SEARCH,
STATE_MODE_SEARCH,
STATE_TRAILER_SEARCH,
STATE_CUSTOMER_SEARCH,
STATE_BSKYBMODE_SEARCH,
STATE_CMD_SEARCH,
STATE_SFT_SEARCH
};

遙控器解碼應(yīng)用的類(lèi)型
typedef struct IRDECODE_INSTANCE {
enum irstate current_state;
u_int32 packet;
u_int32 last_packet;
u_int32 num_bits;
u_int32 prev_bit;
u_int32 mid_bit;
u_int32 last_cnxtcode;
bool sent_key_up;
bool last_matched;
}IRDECODE_INSTANCE,*PIRDECODE_INSTANCE;

交互組件的軟件模塊主要完成初始化、中斷處理、鍵值信號(hào)處理等任務(wù)。

2.1 初始化

組件初始化通過(guò)一些函數(shù)模塊主要完成以下任務(wù)：

（1）初始化定時(shí)器、端口引腳。通過(guò)軟件函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)前/后端硬件和端口的初始化。
（2）檢測(cè)端口初始化是否完成，設(shè)置寄存器值，創(chuàng)建信號(hào)量，當(dāng)有中斷時(shí)給解碼任務(wù)發(fā)送消息。
（3）使能中斷，啟動(dòng)中斷處理程序。
為了提高交互組件響應(yīng)的快速性，在初始化過(guò)程中需要以較高的優(yōu)先級(jí)配置遙控器中斷寄存器。

2.2 中斷處理

中斷處理函數(shù)先將接收到的脈沖信號(hào)存入先進(jìn)先出（FIFO）存儲(chǔ)器，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，觸發(fā)中斷處理程序從FIFO存儲(chǔ)器中讀出信號(hào)，存入緩存，再發(fā)送一個(gè)消息觸發(fā)解碼任務(wù)，從而進(jìn)行脈沖信號(hào)的解碼處理。

2.3 鍵值信號(hào)處理

接收到中斷處理程序發(fā)出的消息后，鍵值處理任務(wù)啟動(dòng)，讀取緩存中的信號(hào)值，并調(diào)用ir_state_change()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解碼，從RC5碼中得到系統(tǒng)能夠識(shí)別的鍵值，取得與表1中相應(yīng)的鍵值，發(fā)送鍵值消息到Process_keystroke()函數(shù)，嵌入式系統(tǒng)主CPU根據(jù)接收到的具體IR鍵值和對(duì)應(yīng)的功能完成相應(yīng)的操作。IR_Decode()函數(shù)實(shí)現(xiàn)鍵值信號(hào)處理即脈沖信號(hào)解碼過(guò)程，流程如圖3所示。

具體實(shí)現(xiàn)代碼：

void IR_Decode(void * pinst_decode, PIRRX_DATAINFO
pdatainfo, PIRRX_KEYINFO pkeyinfo)
{ PIRDECODE_INSTANCE pinstance;
u_int16 count;
pinstance =(PIRDECODE_INSTANCE)pinst_decode;
count = query_data(pdatainfo->iwrite, pdatainfo->iread);
while (count > 0)
{trace_new(TR_IRD,nRC5DECOD: IRData 0x%8.8X ,
pdatainfo->data[pdatainfo->iread]);
pinstance->current_state = ir_state_change(pinstance, pdatainfo,
count, pkeyinfo);
count = query_data(pdatainfo->iwrite, pdatainfo->iread);
}
}

3 系統(tǒng)測(cè)試與運(yùn)行

作為一種支持光纜與同軸電纜混合網(wǎng)(HFC)綜合業(yè)務(wù)的嵌入式電子設(shè)備，在數(shù)字電視機(jī)頂盒樣機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，并運(yùn)行基于電纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）的網(wǎng)絡(luò)接入和數(shù)字電視接收服務(wù)，運(yùn)行效果良好，人機(jī)交互響應(yīng)快、時(shí)延小。運(yùn)行測(cè)試效果圖如圖4所示。

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了能支持?jǐn)?shù)字電視、數(shù)據(jù)廣播等綜合業(yè)務(wù)機(jī)頂盒的交互組件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件流程，并在嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks軟件環(huán)境下完成了調(diào)試運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果滿足人機(jī)交互的業(yè)務(wù)需求和實(shí)時(shí)性要求。