专利名称：即时交互式数字电视的实现方法及其前端服务系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字电视领域，具体涉及一种即时交互式数字电视的实现方法及其前
端服务系统。
背景技术：
随着数字电视平移的逐步开展，目前以机顶盒为代表的数字电视终端设备已经走 进了广大家庭，在后平移时代，如何在现有数字电视平台上开展互动增值业务成为业界关 注的重点。要实现数字电视前端和终端的交互，则必须为机顶盒提供信息的回传通道，虽然 回传通道在使用Ethernet、 Epon+Eoc以及CableModern等具体技术上存在着分歧，但产业 界对于有线数字电视网的双向改造已经达成了共识。 在目前的数字电视系统中，机顶盒是一种将数字信号转换为模拟信号在电视机上 输出的硬件设备，一方面，机顶盒终端作为典型的嵌入式系统，机顶盒的计算和存储资源十 分有限，无法支撑较大规模或高计算量的复杂应用；另一方面，机顶盒芯片的更新换代以及 众多方案商之间的竞争，使得数字电视终端不仅呈现硬件处理能力存在较大差异而且操作 系统各不相同，计算的本地解析和执行是使得应用依赖于硬件平台和系统的根本原因。因 此，必然导致运营商将机顶盒作为综合的平台推广统一的增值应用非常困难，即使采用为 实现平台无关而开发的中间件技术能在某种程度上缓解上述问题，但中间件技术的实现复 杂、实施困难以及对资源受限的机顶盒设备所带来的系统额外开销，严重制约着数字电视 增值服务的发展。
发明内容
本发明针对现有技术的上述问题，提供一种利用现有的有线电视网、与机顶盒终 端平台无关、可实现机顶盒终端轻量化、实施成本低、有利于版权保护和管理、并发用户接 入能力强、整体成本低、应用范围广泛的即时交互式数字电视的实现方法及其前端服务系 统。 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种即时交互式数字电视的 实现方法，其实施步骤如下 1)系统初始化将一个以上机顶盒终端连成一个机顶盒终端用户组，将所述机顶 盒终端用户组通过有线电视网和通信网与一个即时交互式数字电视前端服务系统相连，所 述即时交互式数字电视前端服务系统内置有交互式服务程序； 2)机顶盒终端请求服务机顶盒终端用户组中任意一个机顶盒终端通过通信网 向所述即时交互式数字电视前端服务系统发出交互式服务请求； 3)即时交互式数字电视前端服务系统向机顶盒终端提供服务所述即时交互式 数字电视前端服务系统初始运行所述机顶盒终端请求服务所关联的交互式服务程序，为机 顶盒终端用户分配频点和节目编号，并通过通信网保持与所述机顶盒终端保持实时交互， 同时实时获取交互式服务程序的图像和声音，并将获取的图像和声音分割成多个离散的数据段，然后将多个离散的数据段按照指定的编码格式进行并行编码压縮后，再经过封装、多 路复用、调制后通过有线电视网络分发给所述机顶盒终端； 4)机顶盒终端接收其请求的服务所述机顶盒终端通过分配的频点和节目编号 将来自有线电视网络的信号解调、解复用、解封装、解码后获取其请求服务的图像和声音。
作为本发明交互式数字电视的实现方法的进一步改进
所述实时获取交互式服务程序的图像和声音的详细步骤如下
a)为交互式服务程序分配图形通道和声音通道； b)为发出交互式服务请求的机顶盒终端分配图形缓存和声音缓存；
c)对交互式服务程序运行的图像进行定位； d)定时从图形通道中取出一帧图像存入图形缓存、定时从声音通道中取出声音数 据存入声音缓存； 所述封装的详细步骤如下 a)将编码压縮后的图像和声音数据封装成节目流；
b)将节目流按照传输流的格式分解； c)对分解后的图像和声音数据片段插入为机顶盒终端分配的节目编号后封装成 传输流； d)矫正封装的传输流格式图像和声音数据的包参数和时间。 本发明还提供一种即时交互式数字电视前端服务系统，包括中央处理单元、高速 存储单元、存储单元、网络接口单元和信源播放单元，中央处理单元分别与高速存储单元、 存储单元、网络接口单元和信源播放单元相连，它还包括并行处理单元，所述并行处理单元 分别与中央处理单元、信源播放单元相连，所述网络接口单元用于接收机顶盒终端的服务 请求和发送分配给机顶盒终端的频点和节目编号；所述中央处理单元用于根据接收机顶盒 终端的服务请求和交互从存储单元中将请求服务相关联的交互式服务程序调入高速存储 单元中运行、给机顶盒终端分配频点和节目编号、将机顶盒终端的用户指令与交互式服务 程序进行实时交互，并定时获取交互式服务程序的图像和声音、将获取的图像和声音数据 分割成小段后发送给并行处理单元；所述并行处理单元用于将图像和声音数据的进行并行 压縮编码后封装成节目流；所述信源播放单元用于将来自并行处理单元的节目流进行多路 复用、调制后通过有线电视网络分发给机顶盒终端。 作为本发明数字电视前端实时交互式服务系统的进一步改进，所述信源播放单元 由传输流封装单元、多路复用单元和调制单元组成，所述传输流封装单元用于将节目流封 装成传输流，所述多路复用单元用于将来自传输流封装单元的传输流多路复用成多节目传 输流，所述调制单元用于将来自多路复用单元的多节目传输流进行调制后发送至有线电视 网络中。 本发明具有下述优点本发明将增值服务相关的计算和存储转移到数字电视前 端，能够根据机顶盒终端的指令即时生成信源并通过高速并发处理进行实时播放，大大提 高数字电视前端与机顶盒终端的交互能力，从而扩大数字电视增值业务适用范围，为互动 增值服务提供了新的应用模式，有效的降低了应用对于终端嵌入式设备软硬件的依赖，并 实现了对增值服务的统一管理和实施，而且可以充分利用现有的有线电视网，实施成本低。 由于所有内容未在机顶盒终端进行本地存储，因此有利于版权的保护和管理。而且本发明充分利用了并行处理单元的高计算能力，对增值服务的信源进行并发压縮和编码，大幅提 升装置本身的并发用户接入量，有效降低整体工程成本；机顶盒终端仅负责视频输出显示、 输入设备驱动和通信，更加轻量化，避免频繁的软件升级并降低了硬件需求，扩大了终端的 适用范围。
图1为本发明实施例的交互式数字电视实现方法的实施流程示意图；
图2为本发明实施例的解析用户指令的流程示意图； 图3为本发明实施例的获取交互式应用程序的图像和声音数据的流程示意图； 图4为本发明实施例的音视频并行压縮编码以及压縮编码后的处理流程示意图； 图5为本发明实施例的即时交互式数字电视前端服务系统示意图； 图6为本发明实施例的主控制单元的连接结构示意图； 图7为本发明实施例的并行处理单元与中央处理单元连接电路图； 图8为本发明实施例的并行高速处理单元接口电路图； 图9为本发明实施例的传输流封装单元和多路复用单元电路示意图一 ； 图10为本发明实施例的传输流封装单元和多路复用单元电路示意图二 ； 图11为本发明实施例的多路复用单元电路的ASI输出电路原理图； 图12为本发明实施例的FPGA的SDRAM存储接口示意图； 图13为本发明实施例的调制单元框架结构示意图； 图14为本发明实施例的CPU和1/0总线通信控制设备、大量数据传输控制设备连 接电路图； 图15为本发明实施例的CPU数据总线连接电路图； 图16为本发明实施例的大量数据传输控制设备与CPU和I/O总线通信控制设备 连接电路图； 图17为本发明实施例的大量数据传输控制设备与I/O总线通信控制设备和内存 控制模块连接电路图； 图18为本发明实施例的大量数据传输控制设备与内存数据通信模块连接电路 图； 图19为本发明实施例的I/O总线通信控制设备与大量数据传输控制设备和网卡 芯片连接电路图； 图20为本发明实施例的网络接口单元主芯片电路图；
图21为本发明实施例的网络接口单元主芯片的接口电路图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明实施例的交互式数字电视的实现方法的实施步骤如下
1)系统初始化将一个以上机顶盒终端连成一个机顶盒终端用户组，将所述机顶 盒终端用户组通过有线电视网和通信网与一个即时交互式数字电视前端服务系统相连，所 述即时交互式数字电视前端服务系统内置有交互式服务程序； 2)机顶盒终端请求服务机顶盒终端用户组中任意一个机顶盒终端通过通信网向所述即时交互式数字电视前端服务系统发出交互式服务请求； 3)即时交互式数字电视前端服务系统向机顶盒终端提供服务所述即时交互式 数字电视前端服务系统初始运行所述机顶盒终端请求服务所关联的交互式服务程序，为机 顶盒终端用户分配频点和节目编号，并通过通信网保持与所述机顶盒终端保持实时交互， 同时实时获取交互式服务程序的图像和声音，并将获取的图像和声音分割成多个离散的数 据段，然后将多个离散的数据段按照指定的编码格式进行并行编码压縮后，再经过封装、多 路复用、调制后通过有线电视网络分发给所述机顶盒终端； 4)机顶盒终端接收其请求的服务所述机顶盒终端通过分配的频点和节目编号
将来自有线电视网络的信号解码、解封装、解复用后获取其请求服务的图像和声音。 其中交互式服务可以为游戏、网页浏览、多媒体服务等交互式服务，这些交互式服
务在数字电视前端分别关联着相应的交互式服务程序，这些程序可以为游戏程序、浏览器
程序、多媒体播放程序等交互式服务程序，这些交互式服务程序运行后可以产生图像和声
音信源，机顶盒终端的用户可以通过用户指令与这些应用程序进行交互。本发明中的即时
交互式数字电视前端服务系统除提供交互式服务以外，还可以提供传统的非交互式服务，
根据用户发出的请求服务类型而响应相关的服务。 如图2所示，即时交互式数字电视前端服务系统接收用户指令后，如果用户请求 的服务尚未与关联的交互式服务程序绑定，则初始运行交互式服务程序，并将用户与交互 式服务程序绑定。将用户与交互式服务程序绑定时，为用户分配频点和节目编号(PID)， 最终机顶盒终端将根据该分配的频点和节目编号(PID)获取它请求服务的图像和声音数 据。如果用户已经与交互式服务程序绑定，则将用户指令映射为对交互式服务程序的控制 指令，用户通过该控制指令与交互式服务程序进行交互，如果用户指令为结束，则结束交互 式服务程序并进行相关资源的回收。 如图3所示，即时交互式数字电视前端服务系统初始运行交互式服务程序后，获
取交互式服务程序的图形和声音的详细步骤如下 a)为交互式服务程序分配图形通道和声音通道缓存； b)为发出交互式服务请求的机顶盒终端分配图形缓存和声音缓存； c)对交互式服务程序运行的图像进行定位； d)定时从图形通道中取出一帧图像存入图形缓存、定时从声音通道中取出声音数 据存入声音缓存。 本发明中针对多个机顶盒终端的不同交互式服务程序，分别分配图形通道和声音 通道来相互隔离各自产生的图像和声音，因此可以为多用户提供交互式服务。获取交互式 服务程序的图像和声音后，将存储图像和声音的缓存指针传递至压縮编码流程中，压縮编 码则根据该指针读取获取交互式服务程序的图像和声音数据。 如图4所示，为了实现交互式数字电视的数据实时交互，步骤3)中将图像和声音
进行压縮编码时，首先将获取的图像和声音数据分割成多个离散的数据段，然后将多个离
散的数据段进行并行压縮编码，这样对图像和声音数据压縮编码处理更快，使得交互式数
字电视系统更够支持更多的用户进行实时交互。在编码压縮以后，再将压縮编码后的图像
和声音数据进行封装。封装的详细步骤如下 a)将编码压縮后的图像和声音数据封装成节目流；
b)将节目流按照传输流的格式分解； c)对分解后的图像和声音数据片段插入为机顶盒终端分配的节目编号后封装成 传输流； d)矫正封装的传输流格式图像和声音数据的包参数和时间。 在封装完毕以后，就可以传输流格式的节目流经过多路复用，成为多路节目传输 流，然后经过调制成为模拟信号以后分发给机顶盒终端。机顶盒终端收到请求服务的图像 和声音数据后，根据分配的频点和节目编号(PID)将获得的信息经过解调、解复用、解码后 还原成所请求服务的实时图像和声音。 如图5所示，本发明实施例中的即时交互式数字电视前端服务系统包括中央处理 单元1、高速存储单元2、存储单元3、网络接口单元4和信源播放单元6，中央处理单元1分 别与高速存储单元2、存储单元3、网络接口单元4和信源播放单元6相连，为了实现硬件级 的实时图像和声音的发送，它还包括并行处理单元5，并行处理单元5分别与中央处理单元 1、信源播放单元6相连，网络接口单元4用于接收机顶盒终端的服务请求和发送分配给机 顶盒终端的频点和节目编号；中央处理单元1用于根据接收机顶盒终端的服务请求和交互 从存储单元3中将请求服务相关联的交互式服务程序调入高速存储单元2中运行、给机顶 盒终端分配频点和节目编号、将机顶盒终端的用户指令与交互式服务程序进行实时交互， 并定时获取交互式服务程序的图像和声音、将获取的图像和声音数据分割成小段后发送给 并行处理单元5 ;并行处理单元5用于将图像和声音数据进行并行压縮编码后封装成节目 流；信源播放单元6用于将来自并行处理单元5的节目流封装成传输流，然后进行多路复 用、调制后通过有线电视网络分发给机顶盒终端。网络接口单元4与通信网相连，负责由物 理接口获取来自通信网的信号。当通信网为有线以太网络时，网络接口单元为以太网网卡， 连接线缆为五类线。网卡获取物理电平信号，并根据链路层驱动解析后经网络层协议得到 IP数据包并交付给中央处理单元1 。当通信网为Wi-Fi无线宽带网络时，网络接口单元4为 无线网卡，无需连接线缆。无线网卡接收由访问点AP发射的信号，并通过其链路层解析后 经网络层协议得到IP数据包并交付给中央处理单元1。当通信网为移动射频通信网络时， 网络接口单元4为射频移动通信模块或外置的移动通信网络上网卡，无需连接线缆。射频 移动通信模块采用微波方式与基站BS进行通讯，并根据链路层驱动解析后经网络层协议 得到IP数据包并交付给中央处理单元1。本实施例中，机顶盒终端7由机顶盒71、音视频 输出设备72和输入设备73构成，音视频输出设备72和输入设备73分别连接到机顶盒71。 机顶盒71通过有线电视网获取图像和声音，通过通信网与数字电视前端收发控制命令。音 视频输出设备72为电视机、显示器+音箱等图像声音输出设备；输入设备73为遥控器、键 盘、鼠标、游戏手柄等外部输入设备。用户通过输入设备73对机顶盒71进行操作，机顶盒 71获取外设输入后通过通信网络向数字电视前端发出带有服务信息的用户指令，并根据分 配的频点和节目编号(PID)获取其请求的服务的音视频数据，经过解复用、解码后从音视 频输出设备72上输出。 本发明中的即时交互式数字电视前端服务系统除提供交互式服务以外，还可以提 供传统的非交互式服务，只需要在信源播放单元6上增加例如卫星接收器等传统信源输入 装置即可。 如图6所示，本实施例中的中央处理单元1采用Intel YONAH双核CPU，高速存储单元2采用双通道DDR2内存，存储单元3采用HDD硬盘，网络接口单元4采用 realtek的10/100/1000RTL8111B网络适配器，分别通过大量数据传输控制设备MCH-M Calistoga945PM北桥芯片和I/O总线通信控制设备ICH7-M相连。 本发明中并行处理单元5有2种实施方式， 一是采用多核CPU作为并行处理单元 实现高速并行处理；二是采用GPU作为并行处理单元实现高速并行处理，两种实施方式只 是采用的并行装置不同，目的都是要实现高速并行处理的目的。在本实施例中并行处理单 元5采用NVidia公司支持CUDA的GT8600GPU， GT8600是一种支持并行计算的高性能GPU， 性能优越，且设计的初衷是面向中端用户，具有良好的性价比，本实施例采用GT8600主要 就是基于其强大的并行计算能力和优越的性能。现有CPU处理器采用串行执行架构，其设 计目标用来处理通用任务的处理、加工、运算以及系统核心控制等，包含的最基本部件有算 术逻辑单元和控制单元，CPU的微架构是为高效率处理数据相关性不大的计算类、复杂繁琐 的非计算类的等工作而优化。在此架构下要对大规模的实时多路视频压縮编码进行处理， 必须采用大量的处理器进行计算且结构复杂，成本过高。而GPU具有较大的内存带宽以及 大量的并行执行单元，且在NVidia推出CUDA后，CUDA支持的GPU支持并行数据高速缓冲 和线程执行管理器，具备强大的并行数据计算能力。但GPU缺乏分支预测等复杂的流程控 制单元，对于高度分支的复杂应用其效率较差。因此在本发明实施例中引入中央处理单元1 为主处理器、并行处理单元5为协处理器的新型并发处理架构，通过并行处理单元5中数百 个芯片内处理器核心的同步通信和合作，来解决实时多路视频压縮编码的复杂计算问题。
如图7和图8所示，MCH-M Calistoga 945PM与并行处理单元5 (Nvidia8600)各有 一个PCI_E接口 ，它们之间的通信就通过这两个接口完成，通过图中标号为PEX_TXO-PEX_ TX15的16个引脚向对方发送数据；通过标号为PEX_RX0-PEX_RX15的16个引脚接收数据。 Nvidia8600主芯片左边标号为FBAD0-FBAD63的64个引脚是芯片和总线相连的数据引脚， 可以从总线接收数据也可以发送数据到总线上。与总线相连标号为B1的端口与图9和图 10中FPGA的PS_INA
-PS_INA[7]、 PS_INB
_PS_INB [7] 、 PS_INC
_PS_INC[7] 、 PS— IND
-PS_IND [7] 、 PS_INE
_PS_INE [7] 、 PS_INF
_PS_INF [7] 、 PS_ING
_PS_ING [7]、 PS_INH
-PS_INH[7]8路共64个引脚相连，主要实现将并行处理单元5输出的PS流数据 传输给信源播放单元6。图中标号为FBVDD的引脚连接电源信号，标号为FB—CMD0-FBJM)28 的29个引脚接并行处理单元5处理过程的控制信号，标号为FBADQM0-FBADQM7、 FBADQS_ WP0-FBADQS_WP7、FBADQS_RN0-FBADQS_RN7的24个引脚接内存控制信号，保证数据的传输。 FBA_CLKO和FBA_CLK1接时钟信号。 如图9、图IO和图11所示，信源播放单元6由传输流封装单元61、多路复用单元 62和调制单元63组成，所述传输流封装单元61用于将节目流封装成传输流，所述多路复用 单元62用于将来自传输流封装单元61的传输流多路复用成多节目传输流，所述调制单元 63用于将来自多路复用单元62的多节目传输流进行调制后发送至有线电视网络中。在本 实施例中，传输流封装单元61和多路复用单元62采用型号为EP1C12Q240C8的FPGA芯片 实现，多路复用单元62共有8路输入A、B、C、D、E、F、G、H和2种输出ASI、SPI。 FPGA编号 为134-141、标识为PS_INA[7] 、PS_INA[6] 、PS_INA[5] 、PS_INA[4] 、PS_INA[3] 、PS_INA[2]、 PS_INA[1]、PS_INA
的引脚分别是FPGA的A路信号的8个数据位输入引脚，编号为143、 144的标识为PS_VLDA、 PS_SYNA的引脚分别是A路信号的验证信号和同步信号的输入引脚，编号为152的标识为PS—CLKA的引脚是A路信号的时钟信号引脚。同理，第2至8路信 号，分别以B、C、D、E、F、G、H以相同的命名方式和接入方式接入FPGA引脚，GPU传输过来的 节目流数据就通过这88个引脚输入到本电路FPGA中。FPGA右下角编号为125、126、127、 128的标识为SDOl、 SDIl、 SCS1、 SCK1的引脚是FPGA的SPI输出引脚，经FPGA打包和复用 后的多节目传输数据由此采用SPI传输方式输出。FPGA左边编号为60、59、58、57的标识 为ASITX2_P、ASITX2_N、ASITX1_P、ASITX1_N的引脚与图8中同名引脚相连，是多节目传输 数据的ASI输出引脚。在本实施例中，采用软件方式完成对PS流数据的打包和复用，预置 在FPGA中的软件根据传输流TS的格式对节目流PS进行封装，并将多路TS流复用到一路 TS上形成多节目传送流MPTS，从而完成传输流打包和多路复用功能，需要将复用后的信号 输出到调制器上进行调制发送。此外，也可以采用硬件的方式实现，或者将整个信源播放单 元6采用单块FPGA实现。 如图12所示，在集成传输流封装单元61和多路复用单元62的FPGA的存储单元 SDRAM的存储接口中，FADDR0-FADDR17是18个地址输入引脚，DATA0-DATA15是数据输出引 脚，这些引脚与FPGA上的同名引脚相连。 如图13所示，本实施例中调制单元63采用华为的InfoLink DTX 8210/8211QAM 调制器，调制单元63具有两个不同的输入接口 SPI输入接口和MPEG输入接口 ，分别支持 TS流的SPI和ASI输入，调制单元63的SPI和ASI输入端口分别与FPGA的输出端口 SPI 和ASI相连。经过SPI输入接口和MPEG输入接口输入的多节目传输流经过SI处理模块和 CODER/QAM模块进行调制、上变频处理后到指定频率后发送至有线数字电视网网中下发给 机顶盒终端用户。 图14为CPU接口的第一部分电路芯片图，它主要连接大量数据传输控制设备和 I/O总线通信控制设备芯片，CPU第一部分图主要是控制线路部分，芯片上引脚标明A[3]# 至A[16]ft的为第0号地址组和芯片上表明A[17]至A[31]的为第1组地址；两组地址通 过双向总线连接线H_A#[16. . 3]和H_A#[31. . 17]连接到图16大量数据传输控制设备中 连接线名为H_A#[31. . 3]地址总线上，地址连接总线H_A#[31. . 3]分别连接了大量数据 传输控制设备上的H_A#_3至H_A#_31的弓I脚上。弓I脚REQ
#至REQ[4]#、 ADSTB
#、 ADSTB[1]#、 ADS#、 BNR#、 BPR#、 DRDY#、 DBSY#、 DRO#、 LOCK#、 HIT#、 HITM#都分别通过双向连 接线H_REQ# [4. 0] 、 H_ADSTB#0 、 H_ADSTB# 1 、 H_ADS#、 H_BNR#、 H_BPR#、 H_DRDY#、 H_DBSY#、 H_ DRO#、H_LOCK#、H_HIT#、H_HITM#连接到大量数据传输控制设备中同名连接线所对应的芯片 引脚上。引脚BPR#、 DEFER#、 RESET#、 RS
#、 RS [1] #、 RS [2] #、 TRDY#通过单向输入连接线 与大量数据传输控制设备中的同名连接线对应的引脚相连。引脚A20Mft、IGNNEft、STPCLKft、 LINTO、 LINl、 SMI#、 INIT#都分别通过单向输入连接线H_A20M#、 H_IGNNE#、 H_STPCLK#、 H_ INTR、 H_HNMI、 H_SMI#、 H_INIT#连接到I/O总线通信控制设备上同名的连接线对应的引脚 上。引脚FERRft的通过单向输出连接线lFERRft连接到I/O总线通信控制设备上的同名 连接线对应的引脚上。图15是CPU接口芯片第二部分，这部分的主要功能是数据通信部 分。引脚D
ft至D[63]共64个引脚通过数据双向总线H—D
连接到大量数据传 输控制设备同名的总线连接线对应的阵脚上。引脚DSTBN
#至DSTBN[3] #、 DSTBP
# 至DSTBP[3]ft、 DINV
#至DINV[3]#共12个引脚分别通过H_DSTBN#0至H_DSTBN#3、 H_ DSTBP#0至H_DSTBP#3、H_DINV#0至H_DINV#3共12根双向连接线连接到大量数据传输控制设备同名的连接线对应的阵脚上。引脚DPWR#、 SLP#的引脚分别通过H_DPWR#、 H_CPUSLP# 单向输入连接线连接到大量数据传输控制设备同名的连接线对应的引脚上。引脚DPRSTPft、 DPSLP#、PWRG00D、 SLP#分别通过单向输入连接线H_DPRSTP#、H_DPSLP#、H_PWRGOOD、H_SLP# 连接到I/O总线通信控制设备同名的连接线对应的引脚上。 如图16U7、18和19所示，大量数据传输控制设备主要负责和CPU通信和进行数 据交互，引脚H_A#_3至H_A#_31的引脚通过双向地址总线H_A#[31. . 3]与图14中的同名 连接总线相连。弓l脚H_D#_0至H_D#_63通过总线名为H_D#
与图15中的同名总线 相连接。引脚H_DASTB#0 、 H_REQ# [4. 0] 、 H_ADSTB# 1 、 H_ADS#、 H_BNR#、 H_DRDY#、 H_DBSY#、 H_BRO#、 H_LOCK#、 H_HIT#、 H_HITM#与图14中的同名连接线连接到CPU的引脚。大量数 据传输控制设备通过单向输入引脚H_BPR1#、 H_DEFER#、 H_CPURST#、 H_RS#0至H_RS#2、 H_ TRDYft分别与图14中的芯片引脚的同名连接线相连接。引脚通过双向连接线H—DSTB腦0至 H_DSTBN#3、 H_DSTBP#0至H_DSTBP#3、 H_DINV#0至H_DINV#3分别与图15中CPU接口芯片 阵脚的同名连接线相连接。引脚单向输入连接线H_DPWR#H_CPUSLP#分别与图15中CPU接 口芯片的引脚对应的同名的连接线相连接。图17是大量数据传输控制设备第二部分，这部 分主要是有与1/0总线通信控制设备连接部分和与内存控制部分。在图17中大量数据传 输控制设备中的引脚引出的单向输人总线连接线名为匿IJXN
和匿IJXP[O. . 3]这 八根输入连接线分别与图19中的I/O总线通信控制设备引脚引出的连接线名为匿IJXNO 至DMI_TXN3、 DMI_TXPO至DMI_TXP3这八根输出线相连接。图17中单向输出连接总线名 为DMI_RXN
禾P DMI_RXP
这八根连接线分别与图19中的连接线名为DMI_RXNO 至MI_RXN3、 MI_RXPO至MI_RXP3这八根输入线相连接。这里实现了大量数据传输控制 设备与I/O总线通信控制设备的数据的通信。在图17中的芯片右上角为与高速缓存单元 2相连接的端口 ，其中引脚M_CLK_DDRO至M_CLK_DDR3以及M_CKE
、 M_CS#
、 M_ ODT[O. . 3]分别与高速缓存单元2的引脚相连。图18所示为大量数据传输控制设备第三部 分，是与内存数据通信部分，这个部分是有两块芯片分别与两个内存通道通信，此处仅举例 说明其中一个通道连接，另一个通道是一样的连接方式。图18的左上角的连接线名为M— A_DQ
的双向连接总线连接线与存储单元相连接，连接线名为M_A_DQS
和M_ A_DQS#
，M_A_BS#0至M_A_BS#2、M_A_CAS#、M_A_DM
、M_A_A
、M_A_RAS#、 M_A_WE#与存储单元相连接。 如图19所示，I/O总线通信控制设备与大量数据传输控制设备相连并通过PCI-E 接口与网卡芯片相连。1/0总线通信控制设备左上角上的四个引脚F26、F25、E28、E28分别 对应引出连接线PCIE_RXN1_SB、PCIE_RXP1_SB、PCIE_RXN1_LAN、PCIE_RXP1_LAN与图20中 网卡芯片的引脚HSON、HSOP、HSIN、HSIP引出的同名的连接线相连接。分别实现数据输入输 出。芯片右上方的16个引脚引出的连接线名为DMI_TXNO至DMIJXN3、 DMI_TXPO至DMI_ TXP3这8根线为输出连接线，他们分别与图17中的同名连接线相连接。MI_RXNO至匿1_ RXN3、 DMI_RXPO至DMI_RXP3这8根线为输入连接线，他们分别与图17中的同名连接线相 连接。 如图20所示，网络接口单元4的网卡芯片引脚号为30、29、24、23号，名为HSON、 HSOP、 HSIN、 HSIP这四个引脚通过连接线名为PCIE_RXN1_SB、 PCIE_RXP1_SB、 PCIE_RXN1_ LAN、 PCIE—RXP1JJVN分别与图19中的I/O总线通信控制设备引脚引出的同名连接线相连接。网卡芯片左边的引脚号为3、4、6、7、9、10、12、13这八个引脚引出的双向连接线名分别 是L_TRDPO、 L_TRDMO、 L_TRDP1、 L_TRDM1、 L_TRDP2、 L_TRDM2、 L_TRDP3、 L_TRDM3都分另U与 图21中的同名连接线相连接。如图21所示，网络接口单元4的2、3、5、6、8、9、11、12这八 个引脚分别与图20中的同名的连接线相连接。 本发明中用户获取信源的步骤如下用户通过操作输入设备73选定指定的服务 向机顶盒71发送请求服务指令，机顶盒71将用户指令经过通信网发送至本发明的交互式 即时交互式数字电视前端服务系统。然后，即时交互式数字电视前端服务系统运行用户请 求的服务所关联的交互式服务程序，为机顶盒终端用户分配频点和节目编号，并通过通信 网保持与所述机顶盒终端保持实时交互，同时实时获取交互式服务程序的图像和声音，并 将获取的图像和声音分割成多个离散的数据段，然后将多个离散的数据段按照指定的编码 格式进行并行编码压縮后，再经过封装、多路复用、调制后通过有线电视网络分发给所述机 顶盒终端；机顶盒71将来自有线电视网络的信号解码、解封装、解复用后获取其请求服务 的图像和声音，然后通过音视频输出设备72输出，从而实现机顶盒终端与即时交互式数字 电视前端服务系统的交互。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本发明的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视 为本发明的保护范围。
权利要求
一种即时交互式数字电视的实现方法，其特征在于其实施步骤如下1)系统初始化将一个以上机顶盒终端连成一个机顶盒终端用户组，将所述机顶盒终端用户组通过有线电视网和通信网与一个即时交互式数字电视前端服务系统相连，所述即时交互式数字电视前端服务系统内置有交互式服务程序；2)机顶盒终端请求服务机顶盒终端用户组中任意一个机顶盒终端通过通信网向所述即时交互式数字电视前端服务系统发出交互式服务请求；3)即时交互式数字电视前端服务系统向机顶盒终端提供服务所述即时交互式数字电视前端服务系统初始运行所述机顶盒终端请求服务所关联的交互式服务程序，为机顶盒终端用户分配频点和节目编号，并通过通信网保持与所述机顶盒终端保持实时交互，同时实时获取交互式服务程序的图像和声音，并将获取的图像和声音分割成多个离散的数据段，然后将多个离散的数据段按照指定的编码格式进行并行编码压缩后，再经过封装、多路复用、调制后通过有线电视网络分发给所述机顶盒终端；4)机顶盒终端接收其请求的服务所述机顶盒终端通过分配的频点和节目编号将来自有线电视网络的信号解调、解复用、解封装、解码后获取其请求服务的图像和声音。
2. 根据权利要求1所述的交互式数字电视的实现方法，其特征在于所述实时获取交互 式服务程序的图像和声音的详细步骤如下a) 为交互式服务程序分配图形通道和声音通道；b) 为发出交互式服务请求的机顶盒终端分配图形缓存和声音缓存； C)对交互式服务程序运行的图像进行定位；d)定时从图形通道中取出一帧图像存入图形缓存、定时从声音通道中取出声音数据存 入声音缓存。
3. 根据权利要求1或2所述的交互式数字电视的实现方法，其特征在于所述封装的详 细步骤如下a) 将编码压縮后的图像和声音数据封装成节目流；b) 将节目流按照传输流的格式分解；c) 对分解后的图像和声音数据片段插入为机顶盒终端分配的节目编号后封装成传输流；d) 矫正封装的传输流格式图像和声音数据的包参数和时间。
4. 一种即时交互式数字电视前端服务系统，包括中央处理单元(1)、高速存储单元 (2)、存储单元(3)、网络接口单元(4)和信源播放单元(6)，中央处理单元(1)分别与高速 存储单元(2)、存储单元(3)、网络接口单元(4)和信源播放单元(6)相连，其特征在于它 还包括并行处理单元(5)，所述并行处理单元(5)分别与中央处理单元(1)、信源播放单元 (6)相连，所述网络接口单元(4)用于接收机顶盒终端的服务请求、用户指令和发送分配给 机顶盒终端的频点和节目编号；所述中央处理单元(1)用于根据接收机顶盒终端的服务请 求、用户指令，将存储单元(3)保存的交互式服务程序调入高速存储单元(2)中运行，给机 顶盒终端分配频点和节目编号，通过机顶盒终端的用户指令与交互式服务程序进行实时交 互，定时获取交互式服务程序的图像和声音、将获取的图像和声音数据分割成小段后发送 给并行处理单元(5);所述并行处理单元(5)用于将图像和声音数据的进行并行压縮编码 后封装成节目流；所述信源播放单元(6)用于将来自并行处理单元(5)的节目流进行多路复用、调制并通过有线电视网络分发给机顶盒终端。
5.根据权利要求4所述的即时交互式数字电视前端服务系统，其特征在于所述信源播放单元(6)由传输流封装单元(61)、多路复用单元(62)和调制单元(63)组成，所述传输 流封装单元(61)用于将节目流封装成传输流，所述多路复用单元(62)用于将来自传输流 封装单元(61)的传输流多路复用成多节目传输流，所述调制单元(63)用于将来自多路复 用单元(62)的多节目传输流进行调制后发送至有线电视网络中。
全文摘要
本发明公开了一种即时交互式数字电视的实现方法及其前端服务系统，将一组机顶盒终端通过有线电视网和通信网与即时交互式数字电视前端服务系统相连；机顶盒终端向即时交互式数字电视前端服务系统发出交互式服务请求；即时交互式数字电视前端服务系统运行交互式服务程序并保持实时交互，同时获取交互式服务程序的图像和声音通过有线电视网络分发给机顶盒终端。数字电视前端实时交互式服务系统由中央处理单元、高速存储单元、存储单元、网络接口单元、并行处理单元和信源播放单元组成。本发明具有与机顶盒终端平台无关、可实现机顶盒终端轻量化、有利于版权保护和管理、并发用户接入能力强、整体成本低、应用范围广泛的优点。
文档编号H04N7/173GK101707696SQ200910246069
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者何筱茂, 盛日, 陈佐, 陈汉, 陈治, 龙山 申请人:长沙行成信息科技有限公司