在機頂盒中的應(yīng)用

摘    要：本文闡述了pSOS操作系統(tǒng)中的pNA+模塊在機頂盒中的具體應(yīng)用方法。首先介紹了pNA+的結(jié)構(gòu)體系，接著詳細分析了sc2000與8019的接口，最后介紹了軟件流程和實際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：pSOS操作系統(tǒng)；pNA+模塊；機頂盒

引言
美國集成系統(tǒng)公司(ISI)開發(fā)的嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)pSOS集成了一整套嵌入式軟件模塊、工具和服務(wù)。它包括pSOS+內(nèi)核、pNa+ TCP/IP協(xié)議支持包、pRISM集成開發(fā)環(huán)境、pROBE+調(diào)試代理等部分。pSOS+內(nèi)核作為操作系統(tǒng)的核心，負責執(zhí)行所請求的服務(wù)；安排、管理和分配資源；協(xié)調(diào)多個異步活動。本文主要討論pNA+模塊在機頂盒中的應(yīng)用。

pNA+模塊概述
pNA+的結(jié)構(gòu)體系如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)接口(NI)層將IP層與低層網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的物理特性隔離開，它依賴于硬件。網(wǎng)絡(luò)接口并不屬于pNA+，而是pNA+與用戶驅(qū)動之間的接口。
IP層用于傳輸數(shù)據(jù)塊，這種數(shù)據(jù)塊被稱作數(shù)據(jù)報。該層提供了長數(shù)據(jù)報通過網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)傳輸時，對數(shù)據(jù)包進行路由、分段以及重組的技術(shù)。
ARP用來建立在網(wǎng)絡(luò)物理地址和IP地址的映射關(guān)系。
傳輸層支持兩種傳輸協(xié)議，TCP以及用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)，它們在IP之上。除此以外，還有互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議(ICMP)以及Internet組管理協(xié)議(IGMP)。ICMP用于錯誤報告以及其他網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)。它在IP層之上，但在邏輯上仍然是IP的一部分，并且通常不能被用戶訪問。
socket層提供用戶編程接口。該層提供訪問Internet協(xié)議所需的具有重入屬性的各種過程、服務(wù)程序；它遵循UNIX 4.3 BSD socket接口語法的工業(yè)標準。

網(wǎng)絡(luò)接口
pNA+模塊通過網(wǎng)絡(luò)接口來訪問網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)接口是應(yīng)用pNA+模塊的基礎(chǔ)。
機頂盒采用以太網(wǎng)接口，接口芯片是Realtek的RTL8019，CPU采用SC2000。RTL8019AS是10M全雙工的ISA以太網(wǎng)接口芯片，工作在8位模式(使用8位數(shù)據(jù)線、5位地址線)，掛接在SC2000的e-bus總線上。RTL8019AS通過INT3向SC2000的GPIO29發(fā)送中斷請求，SC2000通過WRn(A9)和RDn(C10) 向RTL8019AS的IOW和IOR發(fā)送讀或?qū)懼噶?，SC2000通過CSn2向RTL8019AS的AEn發(fā)送片選指令。sc2000與8019的接口圖2所示。
e-bus是一個具有32位數(shù)據(jù)能力54M總線時鐘的總線，通過合理的配置，可以使其滿足8019所需要的時序要求。其配置主要涉及將8019配置到哪一段地址空間，e-bus對該段地址空間操作的時序。網(wǎng)絡(luò)接口的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
pNA+對驅(qū)動程序的調(diào)用全部通過網(wǎng)絡(luò)接口進行，而驅(qū)動程序向pNA+傳送的所有數(shù)據(jù)都是通過AP(Announce Point)進行的。AP是一個指向pNA+內(nèi)部包接收處理程序的指針，它在網(wǎng)絡(luò)接口初始化的時候由pNA+賦予，同時pNA+還會賦予驅(qū)動程序一個指向消息管理函數(shù)的指針，驅(qū)動程序通過該指針申請和釋放消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
網(wǎng)絡(luò)接口在驅(qū)動程序中通過NiLan(ULONG fn_code， union nientry *p)函數(shù)實現(xiàn)。該函數(shù)帶有兩個參數(shù)，功能號fn_code和指向參數(shù)控制塊的指針p。功能號fn_code表示pNA+該次調(diào)用要實現(xiàn)的功能，功能號從1到9，所對應(yīng)的服務(wù)依次為：
1：NI_INIT，網(wǎng)絡(luò)接口初始化；
2：NI_GETPKB，向緩沖池申請獲得一個數(shù)據(jù)包緩沖；
3：NI_RETPKB，返還一個數(shù)據(jù)包緩沖給緩沖池；
4：NI_SEND，向驅(qū)動程序申請發(fā)送一個數(shù)據(jù)包；
5：NI_BROADCAST，向驅(qū)動程序申請廣播一個數(shù)據(jù)包；
6：NI_POLL，輪詢；
7：NI_IOCTL，向驅(qū)動程序申請執(zhí)行對網(wǎng)卡的控制；
8：NI_STOP，在本驅(qū)動中沒有執(zhí)行任何操作，可以根據(jù)需要添加；
9：NI_SETUP，建立網(wǎng)絡(luò)接口。
本應(yīng)用中，pNA+模塊和網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)交換采取消息方式，沒有用到NI_GETPKB和NI_RETPKB，NI_IOCTL可以執(zhí)行對8019的控制，但可以根據(jù)具體要求添加。
應(yīng)用程序的編寫
應(yīng)用程序通過socket層與pNA+模塊進行數(shù)據(jù)交互。根據(jù)socket支持通信的特點，可以將socket分為三種類型。
stream socket：使用TCP協(xié)議并提供基于連接的通信服務(wù)，當數(shù)據(jù)通過流傳輸socket發(fā)送前，必須在它們之間建立連接。
datagram socket：使用UDP協(xié)議并提供無連接的通信服務(wù)，不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?BR>raw socket：使用原始socket能使用戶訪問IP層、ICMP層和IGMP層。
本文采用TCP協(xié)議創(chuàng)建stream socket。在應(yīng)用程序間使用stream socket進行通信，必須建立服務(wù)器和客戶端，它們對socket的調(diào)用不同。運用socket編寫通信應(yīng)用程序的流程如圖4所示。
常用的socket函數(shù)有：
socket過程：創(chuàng)建一個socket并返回一個整型描述符，
descriptor = socket(protofamily，type，protocol)；
close過程：告訴系統(tǒng)終止對一個socket的使用，
close(descriptor)；
bind過程：服務(wù)器使用bind過程提供協(xié)議端口號，
bind(descriptor，localaddr，addrlen)；
listen過程：在說明了協(xié)議端口以后，服務(wù)器必須通過操作系統(tǒng)將這個socket設(shè)置為被動模式以使它能被用來等待客戶的通信，服務(wù)器通過調(diào)用listen過程實現(xiàn)，
listen(descriptor，queuesize)；
accept過程：服務(wù)器調(diào)用accept過程來接受請求，
newdescriptor= accept (descriptor，caddress，caddresslen)，
該調(diào)用返回一個新描述符，服務(wù)器使用這個新描述符與客戶進行通信；
connect過程：客戶使用connect過程與指定服務(wù)器建立連接，
connect(descriptor，saddress，saddresslen)；
send，recv過程：收發(fā)數(shù)據(jù)，
send(descriptor，data，length，flags)，recv(descriptor，buffer，length，flags)。

實際應(yīng)用
在實際應(yīng)用中，利用以太網(wǎng)接口進行機頂盒程序的下載升級，豐富了機頂盒的下載接口。   在此應(yīng)用中PC機作為服務(wù)器端，機頂盒作為客戶端。在服務(wù)器端建立端口2000，等待客戶端請求，一旦客戶端有連接請求，服務(wù)器端將BIN文件發(fā)送給提出請求的客戶端。在客戶端，如果接到下載程序的指令，則建立socket。然后向服務(wù)器端提出連接請求，連接成功后，開始接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收完畢，關(guān)閉連接。如果下載是RAM.BIN,則轉(zhuǎn)去執(zhí)行下載到RAM中的程序；如果是ROM.BIN文件，則將程序?qū)懙紽LASH中，然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行新下載的程序。
機頂盒的以太網(wǎng)接口速度快，同時由于采用TCP連接進行數(shù)據(jù)的傳輸，增加了數(shù)據(jù)的可靠性。利用以太接口下載程序，大大提高了程序的調(diào)試速度。
另外，利用帶以太接口的機頂盒還可以進一步開發(fā)成音視頻節(jié)目的轉(zhuǎn)發(fā)機。
　　
結(jié)語
利用pSOS的pNA+模塊開發(fā)的以太接口機頂盒，方便開發(fā)人員的開發(fā)調(diào)試，提高了程序的調(diào)試速度。由機頂盒開發(fā)的音視頻節(jié)目的轉(zhuǎn)發(fā)機還可以進一步使之成為未來家庭的多媒體網(wǎng)關(guān)。隨著我國廣播電視數(shù)字化發(fā)展和數(shù)字電視市場的逐漸成熟，這種類型的機頂盒將有很好的市場價值?！?/P>

參考文獻
1 pSOSystem System Concepts. Integrated Systems Inc,1999
2 [美]Gilbert Held. 以太網(wǎng)(第三版). 人民郵電出版社，1999.8
3 [美]Larry L.Peterson  Brouce S.Dave. 計算機網(wǎng)絡(luò)(原書第二版). 機械工業(yè)出版社，2001.6