数字电视中间件规范接收设备 软件模型报批稿

1、发布中 华 人 民 共 和 国国家质量监督检验检疫总局××××-××-××实施××××-××-××发布数字电视中间件技术规范 接收设备第1部分： 软件模型Specification of Digital digital Television television Middleware middleware - Receiver -Part 1: Software Modelmodel（报批稿V32版报批稿）（本稿完成日期：2006.11

2、0.2903）GB/T ××××.××××××中华人民共和国国家标准M 74目 次前 言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 缩略语25 接收设备总体模型25.1 概述25.2 基本结构25.3 总体结构36 数字电视接收设备驱动及资源系统软件模型36.1 概述46.2 设备驱动模块的种类46.3 资源模块层软件的结构46.4 运行和通信机制57 接收设备软件参考模型57.1 中间件软件平台架构57.2 系统基本模块68 图形参考模型68.1 多层显示结构68.2 屏幕显示区域（

3、Screen）的概念79 应用程序层及其与系统的接口模型810 插件程序模型910.1 概述910.2 插件程序的种类910.3 安全模式9参考文献101 范围42 规范性引用文件43 术语和定义44 缩略语55 接收设备总体模型55.1 基本结构55.2 总体结构66 数字电视接收设备驱动及资源系统软件模型76.1 概述76.2 设备驱动模块的种类76.3 资源模块层软件的结构86.4 运行和通信机制87 接收设备软件参考模型97.1 中间件软件平台架构97.2 系统基本模块98 图形参考模型98.1 多层显示结构98.2 屏幕显示区域（Screen）的概念109 应用程序层及其与系统的接口

4、模型1110 插件程序模型1210.1 插件程序的种类1210.2 安全模式12参考文献13前 言GB/T XXXX数字电视中间件技术规范 接收设备分为两五个部分： 第一部分：系统； 第二部分：接收设备第1部分：软件模型；第2部分：功能性能；第3部分：应用程序编程接口；第4部分：可恢复性和可靠性要求；第5部分：标准符合性测试与。认证方法。第一部分主要规范内容格式和传输协议等内容。第二部分主要规范接收设备软件模型、软件模块的功能性能和应用编程接口等内容。本部分主要参考了欧美相应主流标准，并结合了国际和国内有关数字电视中间件的生产、开发、试验和应用的情况，从我国国情的实际出发来编制的。本部分为GB

5、/T XXXX的 第二1部分：接收设备的第1部分。它规定了数字电视接收设备软件系统的模型和系统架构，对应用之间的通信机制作了一个概括性的说明。请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。本部分由中华人民共和国信息产业部提出。本部分由全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会归口。本部分起草单位：国家信息产业部数字电视接收设备中间件标准工作组。本部分主要起草人：廖洪涛、陈科、徐征、徐佳宏、马洪涛、汪莉、胡森标、彭翔、姜河、许斌、孙海生方向忠、张勤、邹义生、郎家麟、刘达、徐征、郎加寕家麟、罗宏宇、戴桦杨、马洪涛、聂咸玉、李卫国李维国、李广查卫东、汪莉齐琪

6、、李浩鹏、徐晖。数字电视中间件技术规范 接收设备第1部分 ：软件模型1 范围GB/T XXXX的本部分规定了主要基于层次结构和模块化思想设计的模型，以及各驱动模块及各层软件之间的通信机制，并且为各层之间的主要接口和功能提供原则性的描述和定义。本部分适用于数字电视接收设备硬件、驱动层软件、中间件软件平台软件和交互式应用程序等的设计与开发，也为前端播发系统的设计与研发提供参考。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T XXXX的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是标注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分。然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可以

7、使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 17975.1-2000信息技术 运动图象图像及其伴音信息的通用编码 第1部分：系统GB/T 17975.2-2000信息技术 运动图象图像及其伴音信息的通用编码 第2部分：视频GB/T 17975.3-2001信息技术 运动图象图像及其伴音信息的通用编码 第3部分：音频GY/Z 174-2001数字电视广播业务信息规范SJ/T 11324-2006数字电视接收设备术语GB/T XXXX.1数字电视中间件技术规范系统3 术语和定义SJ/T 11324-2006确立的以及下列术语和定义适用于GB/T XXXX的本部

8、分。3.1 数字电视中间件系统 digital TV middleware system-DTVM system middleware system介于数字电视接收设备驱动层和应用软件层之间的软件系统，使应用软件和特定的硬件平台分离。3.2数字电视中间件平台 digital TV middleware digital TV middleware (platform)- DTVM (platform)介于数字电视接收设备驱动层和应用软件层之间的软件系统，使应用软件和特定的硬件平台分离。3.3 DTVM数字电视中间件解决方案 DTVM solution实现中间件软件平台所需的技术的集合。3.4 数

9、字电视中间件DTVM应用 DTVM application采用符合本部分技术方案的应用程序。3.5 前端播发系统 head-end system对数字电视播发中心所安装的能够播发交互式应用及音视频流（包括加扰系统）的一系列硬件设备和软件系统的统称。3.6 系统移植接口 system porting interface将数字电视中间件系统移植到不同硬件和驱动层平台时，定义的一系列与驱动层之间的接口。3.7 数字电视系统软件 DTV system software提供数字电视接收设备资源的使用、管理以及支撑应用程序运行的软件系统。3.8 软件模型 software model设计软件程序时所采用的

10、一种对系统或其分部架构(architecture)的描述，它包括各模块之间的关系及系统的主要特征。3.9 DTVM-J数字电视中间件Java应用 DTVM-J application本部分规定的用Java语言实现的应用程序。3.10 DTVM-数字电视中间件HTML应用 DTVM-HTML application本部分规定的用HTML语言实现的应用程序。3.11 Java虚拟机 Java Virtual machine-JVM在中间件软件平台中用来执行DTVM-J应用的功能模块。3.12 HTML引擎 HTML engine在中间件软件平台中用来执行DTVM-H应用的功能模块。4 缩略语下列缩

11、略语适用于GB/T XXXX的本部分。DTVM数字电视中间件（Digital Television Middleware）IP互联网协议（Internet Protocol）ISO国际标准化组织（International Standardisation Organisation）ITU国际电信联盟（International Telecommunication Union）MPEG运动图像图像专家组（Moving Picture Expert Group）OS操作系统（Operating System）RTOS实时操作系统（Real Time Operating System）TCP传输控制

12、协议（Transmission Control Protocol）UDP用户数据包协议（User Datagram Protocol）DTVMDigital Television Middleware数字电视中间件IPInternet Protocol互联网协议ISOInternational Standardisation Organisation国际标准化组织ITUInternational Telecommunication Union国际电信联盟MPEGMoving Picture Expert Group运动图象专家组OSOperating System操作系统RTOSReal Ti

13、me Operating System实时操作系统TCPTransmission Control Protocol传输控制协议UDPUser Datagram Protocol用户数据包协议5 接收设备总体模型5.1 概述数字电视接收设备的内置软件是一个复杂的系统，它包括驱动设备软件、中间件软件系统和应用程序系统。这类软件系统集成综合在一起构成开放式数字电视中间件软件平台（digital television middleware system），而数字电视中间件系统（DTVM middleware system）就是这介于数字电视接收设备驱动层和应用软件层之间的软件系统，它使应用软件和特定的

14、硬件平台分离。5.2 基本结构5.2.1 环境图1是数字电视中间件平台在最简单的情况下的描述。它处理码流和数据，并将部分数据写入存储器。这个该平台可以将码流和数据输出到外部的一个接收设备或存储器。这个该平台接收音视频信号、网络数据以及本地输入设备的信息，并输出信息至电视屏幕或者其它的设备，如扩音器等。数字电视中间件平台用户输入音视频信号输入数据输入其它输出电视显示图1 数字电视中间件平台与外部接口5.3 总体结构上面我们已经谈到，数字电视接收设备软件系统可分为以下3层：a） 接收设备驱动层及系统资源层；b） 中间件软件平台层；c） 应用程序层。图2描述了数字电视接收机软件层次结构：应用程序交互

15、式应用软件界面中间件软件平台系统移植接口接收机硬件、驱动层及RTOS图2 数字电视接收机软件层次结构5.3.1 底层资源系统数字电视接收设备中的硬件设备具体实现许多功能，它们通过软件和硬件资源来表达和实现。这些资源的组织形式并不固定，不同的设计方案便有不同的组织形式。这种模式可以考虑在整个平台中包含不止一个硬件设备和功能。抽象的看，逻辑资源映射成一个或多个硬件实体并没有什么不同，重要的是资源是提供给DTVM应用的。一个应用程序应该能够处理所有本地连接的资源，就像它们是一个实体的组件。在驱动层中,，必须应装有一个实时操作系统（RTOS）,，决定其任务和线程调度策略,，协调整个系统中各个线程的运行

16、。5.3.2 中间件软件平台应用程序并不直接调用底层资源。中间件软件平台软件层为这些资源提供了一个抽象层，这个中间抽象层隔离了应用程序和硬件平台，可实现应用程序的可移植性和跨平台可执行性。中间件软件平台中包含有一个应用程序管理器，它负责启动应用程序，管理所有应用程序的生命周期，包括彼此之间的相互操作，便于各种应用程序能够协调地执行。5.3.3 应用程序应用程序是指在中间件软件平台上运行的实现某种业务功能的程序，如电子节目指南、股票信息浏览和在线游戏等。6 数字电视接收设备驱动及资源系统软件模型6.1 概述设备驱动作为实现数字电视接收、解码、数据处理、显示等业务的基本硬件平台接口，是中间件软件平

17、台调用的主要模块。设备驱动提供给上层应用或中间件软件平台各种各样的功能，从某种角度来说,，这些功能是一种系统资源，因此设备驱动模块又可称为资源模块。驱动模块或资源模块的上层接口为中间件软件平台移植接口,，它包括实时操作系统（RTOS）、图形、消息管理、内存管理和设备驱动等几大子系统。6.2 设备驱动模块的种类图3列出了一些设备驱动(或资源)模块：硬件平台 资源模块解调解复用前面板音频解码调制解调电视/录像时钟输入设备视频解码存储介质TCP/IP智能卡条件接收解扰串行口并行口USB其他图形控制驱动资源层接口图3 部分资源模块示意图主要资源模块有： a） 解调模块；b） 解复用模块（如，支持GY/

18、Z 174-2001规定的信息提取）；c） 音频解码模块（如，支持GB/T 17975.1-2000， GB/T 17975.3-2001规定的格式等）；d） 视频解码模块（如，支持GB/T 17975.1-2000，GB/T 17975.2-2000等）；e） 输入设备模块（包括遥控器，前面板按键和键盘）；f） 前面板显示模块；g） 电视/录像控制模块；h） 串口模块；i） TCP/UDP/IP模块，支持网络功能（参见参考文献【1】、【2】、【3】）；j） 存储模块；k） 智能卡模块；l） 条件接收模块；m） 解扰模块。6.3 资源模块层软件的结构资源模块层可以有不同的结构，本部分不对资源模

19、块层的结构设计做出具体的硬性规定,，各个软件设计可根据不同的硬件平台及驱动层模块的具体功能做出不同的设计方案。不管方案如何,，各个模块之间应有一定的独立性。这意味着硬件平台所提供的各个设备资源模块均被看作一个个独立的模块，对这些模块的调用均可按对象方法看待，任何调用均看作对资源的利用。对于某些临界保护的设备，其对象是一个实际的驱动，执行驱动对应的硬件操作；而某些对象是一个虚拟的设备，在调用该对象时由设备服务器层进行处理和解释，并执行相应的功能，但没有实际唯一对应的设备进行响应，它或许是几个设备的一个组合，或许是一个逻辑的数据处理。6.3.1 资源模块与调用层的关系资源模块具有下面一些特征：a）

20、 一个资源模块均对应着一个或几个相应的底层驱动设备，此设备由硬件或软件组成。b） 每个资源模块相对于其它的资源模块而言单独运行。它控制自身的行为，处理中断，并通过事件消息和其它资源模块或应用程序间单独通信。c） 中间件软件平台可以在多个线程里同时或不同时地调用同一个资源模块功能。对相同资源模块的调用及其环境值的保护均由资源模块封装层进行协调和管理。d） 资源驱动模块的功能调用可以是实际对应的硬件操作，如解调，也可以是虚拟的设备，如数据装载等。e） 对于应用层，每一个资源模块的调用都看作是一独立的行为，各资源模块之间的相互关系和系统资源共享等处理是系统设计和开发者的任务。f） 应用程序对资源模块

21、请求数据的回传方式有两种，一种是同步返回，即直接通过调用接口返回值返回；一种是异步返回，即驱动层执行到需要回传数据给客户端时以消息方式传给应用程序。6.4 运行和通信机制6.4.1 运行机制应用线程对设备驱动模块的每次调用可能是同步或异步的。同步调用为阻塞方式，被调函数返回的请求信息是可用的；异步调用为非阻塞方式，在被调函数返回时，请求信息不可用或部分不可用，设备驱动或资源模块发送一条消息给调用者，以返回有效数据和执行状态。运行机制是对应用线程而言的，而运行策略可能不同。6.4.2 通信机制在异步调用过程中，资源驱动模块层的异步信息或事件信息通过事件(event)发送给应用线程，发给应用程序的

22、事件统一通过一个事件队列进行处理。每个事件由一个类型和代码（type，code）唯一确定，调用的结果通过事件中的数据指针（data a pointer）返回给事件处理者。基于事件原理的通信机制也可以在其它情况下使用，如一个线程向其它线程发送信息。在使用事件通信机制时，目标线程必须应首先向事件管理器注册，给出需要监听的事件类型和它的回调函数地址。当事件到来时，事件管理器调用回调函数并传递给它一个事件指针，并且将其存储的客户数据(client data)返回给回调函数。在多个线程可以执行的情况下，由实时操作系统（RTOS）调度程序负责决定执行哪一个线程。所有的线程（包括驱动层线程和应用程序线程）均

23、可以使用事件管理器，所以每个事件管理函数应当是线程安全的。7 接收设备软件参考模型7.1 中间件软件平台架构中间件软件平台软件具有自己的设计和资源管理模型，它实现应用程序接口。它包含以下几个方面：a） 接收和处理不同来源和传输形式的码流；b） 执行各种命令和传递各种事件；c） 记录数据和读写文件；d） 获取硬件资源。 中间件软件平台是一种层次型架构，由几个系统模块组成。在具体的设计中，接收设备软件平台可以有不同的架构，图4中给出一个参考模型示意图:：图4 接收设备软件参考模型 图4显示出接收设备软件平台的层次型和模块型架构。其下层的中间件软件平台移植接口包括实时操作系统（RTOS）、图形、消息

24、管理、内存管理和设备驱动等几大子系统。7.2 系统基本模块在本规范中，在数字电视中间件软件平台应采用中，JavaÔ虚拟机是必不可少的，支持JavaÔ应用，是其基本的功能，也可以提供网络浏览器的功能：Java虚拟机(JVM)：用来执行JavaÔ应用程序（参见参考文献【5】）。HTML引擎(HTML engine)：用来解析类似于XML的标记语言的文件，在本规范中，以HTM为示例表述L文件（参见参考文献【4】）。8 图形参考模型8.1 多层显示结构数字电视中间件平台提供视频输出，用户界面控制（如按钮、列表）以及图形图象图像绘制等图形功能。图形显示包括各种几何图形和图象

25、图像的显示。它基于数字电视接收设备平台的屏幕显示功能，及综合抽象出来的一组通用的基本图形操作功能，以支持上层软件的调用，实现特定的显示目的。该模块独立于接收机解码和视频输出，但其实现依赖于接收机的图象图像处理功能。每个中间件平台显示屏幕有五个平面，各个平面均按层次结构排列，从后至前依次为：背景平面、静止图象图像平面、视频平面、图形平面和光标平面，如图5所示：背景平面（background plane）静止图象图像平面（still image plane）视频平面（video plane）图形平面（graphic plane）光标平面（cursor plane）图5 图形显示层次模型背景平面为显

26、示的最底层，静止图象图像平面位于背景平面之上，视频平面位于静止图象图像平面之上，图形平面位于视频平面之上，光标平面为最上层。除背景平面外，其他所有平面都可设为可视或不可视。图形、视频和图象图像平面混合显示的效果将使其底下的各平面变得朦胧。图形平面如果设为可视，就将覆盖或混合下面的所有平面。背景平面是一个全屏的单一颜色平面。其颜色有YUV分量和RGB基色两种设置方式。视频平面用于显示解码器输出的MPEG-2等视频图象图像（具体见GB/T 17975.1-2000，GB/T 17975.2-2000与GB/T 17975.3-2001）。光标平面用于显示光标和进行鼠标操作的控制及显示点定位。另外还

27、有字幕平面，其行为随实现平台而变化。本部分提供API工具使应用程序预知是否支持“字幕”。应用程序可在图形平面上绘图，也可定义矩形区域，用以透视视频图象图像，并将图形与视频图象图像进行有机组合，以得到不同效果。中间件软件平台规范使终端设备可同时支持多个应用程序，每个应用程序拥有屏幕上的一个区域，可将图形绘于该区域。区域是否可以重叠取决于下层硬件的功能及资源的多少。其最低需求与中间件档次有关。8.2 屏幕显示区域（Screen）的概念图形平面上可以同时创建多个区域（Screen），并可对单个区域设置不同的透明度。它还可以与视频平面混合显示，以实现信息和视频的混合输出。区域（Screen）定义为屏幕

28、上的一个矩形窗口，代表屏幕上的一个区域，这块区域既可以对应物理屏幕上区域，称之为物理屏幕区域(Screen)，也可以对应内存屏幕上的区域，称之为内存屏幕区域或逻辑屏幕区域(MemScreen)，如图7所示。整个显示屏幕可以分成多个不同的区域，对于不同的硬件平台可以划分的最大数目也有所不同。每个区域的数据包括该区域的坐标、大小、调色板、类型及其他控制信息。区域的基本元素有：a） 左上角坐标；b） 区域长度和宽度；c） 颜色模式；d） 混合模式。图形平面一般支持每象素2、4、8、16和32位颜色深度和多种显示模式。对每一种模式，定义一块区域，该区域用于限制一定数量的内存的需求。在此区域上，平台允许

29、以非压缩的位图方式和以可变长编码（Run-Length Encode）的数据压缩方式来显示图象图像或进行基本的图形操作，如图6所示。图形、图象图像平面区域高区域坐标原点（xoffset，yoffset）整个屏幕高屏幕坐标原点（0，0）MemScreenactiveScreen区域宽整个屏幕宽内存屏幕物理屏幕ScreenScreen图6 区域的概念每个区域有一特定的标识号（ScreenId），此标识号为一整型变量。系统分配的可用标识号从1开始，0为系统预留，表示没有区域被创建。所有的绘制操作都要指明在哪个区域进行。绘制时要考虑SCREEN中的各个属性值，如BPP等。内存屏幕区域物理屏幕区域图7

30、内存屏幕和物理屏幕一个屏幕上可以有很多区域，每个区域的结构描述用屏幕区域描述指针（Pointer to Screen Description PSD）表示。内存屏幕区域是物理显示区域的一个映射，例如对应一块bpp=8, ，planes=4, ，linelen=80, ，width=40, ，height=40的物理显示区域。内存屏幕区域的存在主要是为了提高GDI 质量，例如先在内存屏幕区域生成一幅位图，再画到物理屏幕区域上，这样给用户的视觉效果就比较好。内存屏幕区域在一些图形系统中也被称之为画板（Display）。在绘制完内存屏幕区域后可以通过字位拷贝（Blit）系列函数采用相关的绘制模式传送到物理屏幕区域上以显示绘图结果。当然也可以直接在物理屏幕区域上绘制。可以基于物理屏幕区域创建多个内存屏幕区域。在每个物理屏幕区域被释放时其相应的内存屏幕也应被释放。内存区域与物理区域的大小可以不同。物理屏幕区域和内存屏幕区域只是相对的一组概念，可以简单地理解成前者对应在“屏幕前面”的可视部分，后者对应在“屏幕后面”的不可视部分。9 应用程序层及其与系统的接口模型应用程序作为运行在数字电视接收设备中的软件，将利用一种或多种系统资源，实现各种不同的交互业务。数字电视中间件平台的应用程序接口是从应用程序到接收设备驱动层及系统资源层所要经过的第一个层次。数字电视中间件平台