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1、2023年最新版卫星免费接收机基于Linux嵌入式卫星接收机及第三方条件接收系统的移植 摘要：首先介绍基于Linux的卫星接收机的硬件架构和软件架构，然后阐述条件接收系统（CAS）的基本原理以及移植第三方CAS的详细步骤。本文提出一套系统方案并探讨条件接收原理，然后说明如何在该系统移植CAS。 关键词：嵌入式Linux 机顶盒 卫星接收机 条件接收系统 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2023)01-0065-02 1、引言 随着人们生活水平的不断提高以及嵌入式技术的日益成熟，数字电视作为一项全新的电视服务系统，已经走进了千家万户，给我们带来了视觉上的冲击
2、享受。目前应用较为广泛的数字电视标准标准清楚度电视（SDTV）和高清楚度电视（HDTV）1两种，其中SDTV已趋于成熟，HDTV也正在快速发展。由于嵌入式Linux操作系统2的强大优势，Linux的开源性、免费性和可裁减性而且能够适应多种CPU和多种硬件平台，所以成为了数字机顶盒一个志向的选择。条件接收系统CAS3，作为该系统的一个模块，可以通过第三方CA供应商封装的接口，以函数库的形式实现在嵌入式Linux系统中移植。 2、机顶盒系统架构 2.1 硬件架构 我们采纳的是相对比较普及的标准清楚度电视机顶盒平台，选用了国芯（GX）公司的DVB-S标准的机顶盒芯片GX3113B来作为主芯片，搭配选
3、择AIROHA的AV2023高频头和GX的GX1131卫星解调芯片，构成卫星接收机的硬件架构，如图1所示。该DTV机顶盒方案即可作为优良的卫星接收机方案还可以作为地面和有线机顶盒方案，具有多样性和很强好用性。 GX公司的这款主芯片是32-bit ARM926EJ-S嵌入式CPU，这款CPU应用领域很广，价格低廉，集成度很高，最主要的是嵌入式操作系统移植简洁便利，该芯片还集成了音视频解码器，电路设计相对简洁。该芯片采纳国芯公司自主开发的GoXceed体系结构，最高频率可以达到300MHZ;支持包括H.264、MPEG-2/1/4、基于硬件加速的JPEG/MJPEG解码在内的多种视频和图像解码标准
4、；支持包括MPEG1/2 Layer I/II/III,MPEG2/4 AAC音频标准；其中该芯片还供应了丰富的外设接口，包括CA、SDR/DDR、SPI FLASH、前面板、IR、USB接口。Tuner用来对卫星天线接收来的数字电视信号通过内部电压增益（AGC）和锁相环（PLL）电路转换成其次中频信号，然后送到正交检相器分解出I、Q两路模拟信号，接着经过A/D转换变成数字信号。IQ数字信号通过卫星解调芯片Demodulator进行QPSK解调等信号处理，最终解调出包含音频和视频以及其他数据信息的传输流（TS）进入主芯片。 2.2 软件架构 接收机的软件系统采纳GX公司自主研发的软件体系架构，
5、如图2所示，我们可以清楚的看到该架构从下至上分为硬件层、设备驱动层、通用接口层、子系统层、中间服务层和方案层。其中硬件层包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash）、通用设备接口和I/O接口（USB、SPI、GPIO、I2C等）、音视频解码器等。以及详细各种型号的SOC芯片。设备驱动层负责各类设备的驱动程序、驱动框架，详细操作系统的实现，文件系统支持。AVCDI，即Audio/Video Common Driver Interface。是完成GoXceed框架中对音频、视频编码及解码的驱动框架，定义了音视频框架中各类子模块的接口，实现不同类型的芯片的统一。同时AVCDI是一个与
6、操作系统无关性的音视频驱动框架，可以便利地在各类操作系统上移植。通用接口层是GoXceed平台的最底层的应用程序接口。设备驱动层及其以下层是面象GoXceed框架开发者，而通用接口层是面对应用程序开发。它包括：操作系统接口(GxCore-OS)、文件及设备操作接口 (GxCore-FS)、网络接口(GxCore-Net)、通用接口(GxCore-Common)、音视频接口(GxCore-AV）、测试接口(GxCore-Test)。子系统层中，实现了通用的独立模块。中间服务层供应一套应用方案的软件框架。同时，采纳服务的概念将应用的各类应用独立。运用 BUS来传递各个服务之间的消息，实现对服务的操
7、作。方案层是用户在运用GoXceed时须要自行开发的部分。在GoXceed平台上，已经实现DVB-S、DVB-T、Player等详细方案的实现。 GoXceed内核能够很好的融入嵌入式Linux中，我们只须要对系统进行少量的裁减和设置以适应这种家用式的卫星接收机产品，就可以实现对GX3113B的支持。文件系统可以采纳以下几种：FAT32/16/12、NTFS、 CRAMFS、JFFS2、YAFFS2、ROMFS 等文件系统。 3、DVB条件接收系统原理介绍 3.1 条件接收系统的组成部分 CAS由前端（广播）和终端（接收）两部分组成4：前端完成广播数据的加扰并生成授权信息以及完成解扰密钥的加密
8、工作，从而将传送的节目数据由明码变为密码，加扰后的数据对未授权的用户无用，而向授权用户供应解扰用的信息，这些信息以加密的形式复用到TS流中，授权用户对它进行解密后即可得到解扰密钥（即限制字CW）并实现对信号的解扰和解密。终端由智能卡（或其他CA卡）和解扰器完成解密和解扰。CAS是实现付费电视广播的技术保障。其工作原理及框图如图3所示 3.2 条件接收系统的加、解密流程 首先须要对CW进行加密，干脆对CW加密的第一层加密所产生的密文为授权限制信息ECM，通过复用器与加扰的码流一起传送，ECM还包含有时间、节目价格、节目授权限制信息，因此ECM是面对节目的管理信息。对CW加密的密钥称为业务密钥SK
9、,通常每月换一次，每换一次SK，系统都要重新对全部用户进行授权。 接着其次层是用PDK（个人安排密钥公钥）对SK进行加密，所产生的密文和从SMS获得的授权指令通过SMS生成的授权信息组成授权管理信息EMM，EMM还包含有智能卡号、授权时间、授权等级等用户授权信息。这些信息主要是完成对用户的授权，因此EMM是面对用户的管理信息，EMM对用户在什么时间看、看什么频道进行授权，它也通过复用器与加扰码流一起传送。 4、第三方CAS实例 4.1 如何移植第三方CAS 由GoXceed系统框图可知，Service Bus 是为一系列新开发的STB信道、信源芯片开发的解决方案的架构Goxceed的一个组成部
10、分。Service Bus位于GoXceed架构中GXcore_API与解决方案层之间，为GoXceed中的各种通用服务（CA服务、EPG服务、search服务、player服务、Update服务等）供应一个封装。方案开发者通过调用统一的Service Bus的消息发送API接口实现来调用各种不同功能，使得方案开发者不须要关切服务API接口实现，从而简化方案开发，缩短方案的开发周期。 移植一个第三方CAS可以根据以下步骤进行：(1)首先要先查看第三方CAS的相关文档；(2)运用CA模块的API实现第三方CAS须要的Demux，SmartCard，NVRAM，Descrambler，OS接口；(
11、3)运用GxCA_OnEvent()接口实现第三方CAS向应用程序发送的状态及数据接口，并为个接口定义EVENT KEY及基参数结构体；(4)将第三方CAS接收应用程序发送的状态和数据每个接口定义成IOCTRL KEY和参数；(5)定义GxCA_System结构体变量，将其成员函数填入；(6)将CA服务加载以BUS，并将GxCA_System变量运用GMSG_CA_REGOSTER_CAS消息注册到CA服务;(7)运用GXMSG_CA_ON_IOCTRL消息向CAS发送数据和状态;(8)接收GXMSG_CA_ON_EVENT消息响应CAS发送的数据和状态。 4.2 如何运用CA服务 运用CA服
12、务必需根据以下步骤：(1)查看gxservices.h，得到CA服务的操作函数结构体变量为extern GxServiceOps ca_service;(2)将CA服务利用GxBus_Init()加载到BUS；(3)发送消息GMSG_CA_REGOSTER_CAS，将移植的第三方CAS操作函数结构体变量注册到CA服务；(4)查看移植的第三方CAS IOCTL KEY值列表，运用消息GXMSG_CA_ON_IOCTRL，限制CAS；(5)查看移植的第三方CAS EVENT KEY值列表，应用程序接收CA服务发出来的消息GXMSG_CA_ON_EVENT，响应CAS事务。 5、结语 基于嵌入式Li
13、nux系统的开源性和免费性的优点，各种机顶盒的采纳这种技术是必定的趋势。条件接收系统是为了商业目的的对广播服务实施接收限制，确保只有已付费或将付费的用户才收看节目，既能运用户自由选择节目，又能爱护广播业者的利益。本文的解决方案已应用于某公司的卫星接收机并实现量产且远销国外。 参考文献 1郑志航.数字电视原理与应用.北京：中国广播电视出版社.2000年1月:10-50. 2王学龙.嵌入式Linux系统设计与应用M.北京:清华高校出版社,2023. 3胡宏平.基于数字电视机顶盒的嵌入式Linux操作系统的设计J.电视技术,2023(8):52-57. 4GY/Z 175-2023,数字电视广播条件接收系统规范S. 作者简介 刘继恩，男，汉族，1986.9.28，华侨高校信息科学与工程学院硕士探讨生。探讨方向：无线微波通信。 本文为全文原貌 未安装PDF阅读器用户请先下载安装 原版全文