机顶盒硬盘接口设计及应用

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1、机顶盒硬盘接口设计及应用引言在有线电视中,技术上先进的数字电视系统取代模拟电视系统是必然的趋势，数字电视系统有着许多模拟电视无可比拟的优点，比如：电视节目的音像质量佳、每套节目占用的频带窄、容易开展各种综合业务和交互式业务以及容易实现电视节目的有偿服务等等。由于目前绝大多数用户使用的是模拟电视机，无法直接收看数字电视节目，这时便需要一种转换设备将接收到的数字音、视频信号解码并转换为模拟信号再输送到模拟电视机上，从而实现用模拟电视机收看数字电视节目的目的，这种转换设备就是机顶盒(Set-Top-box)。外部

2、接口更加丰富将是数字机顶盒硬件发展的趋势之一，比如：通过USB接口可以实现和数码相机以及其它USB设备相连，通过ATA接口可以挂接硬盘实现节目存储等功能。本文主要研究如何在机顶盒上实现硬盘的接口，同时通过实例说明了带硬盘接口的机顶盒的应用。硬盘接口及驱动10某些机顶盒解码芯片内嵌ATAPI接口，如：STi5517，而大多数机顶盒解码芯片都具有外部接口总线，如：SC2005的EBUS总线，通过配置时序可以模拟ATA接口总线的时序。通过简单的外围接口电路，将硬盘接到ATAPI或模拟的ATA接口，就可以实现CPU

3、对硬盘的控制。图1是解码芯片和ATA硬盘的接口电路示意图。ATA硬盘有PIO模式和DMA模式两种传输方式，PIO是ProgrammedInputOutput(可编程输入输出)的缩写，目前的PIO有1、2、3、4四种模式。DMA模式分为SingleWord和MultiWord两种模式，它们和PIO模式所对应的速率见表1。在图1中的接口方式下，解码器与硬盘之间的数据传输只能采用PIO方式。如果解码器具有支持DMA传输的的ATA接口，那么就可以通过DMA方式从硬盘读取数据以及向硬盘写入数据。硬盘的底层驱动主要包括

4、实现硬盘探测、诊断和初始化，以及硬盘的读、写等，通过以下的几个函数来实现这些操作。●通过ATAIdentifyDevice()来探测是否有硬盘存在；●通过ATASetTransferMode()配置硬盘的传输方式；●通过ATAExecuteDeviceDiagn10ostic()该函数来获取硬盘的信息，执行该函数后硬盘会返回512个字节的数据，其中就包括硬盘的相关信息，例如：硬盘容量，生产商，序列号，柱面数，磁头数，扇区数等；如果没有返回这512个字节的数据，那么就说明硬件上的电路或者程序存在问题；这个步骤

5、必须通过，否则之后的工作无法进行；●在完成以上三步后，就基本上可以对硬盘进行直接的读写操作了，采用ATARead(UINT32start_sector,UINT32sector_count,UINT8*sector_data),ATAWrite(UINT32start_sector,UINT32sector_count,UINT8*sector_data)这两个函数对硬盘进行读写，在测试时必须注意，硬盘属于块设备，以扇区为单位，每个扇区512个字节，所以读写的数据量都是512的整数倍，也就是说，即使写一个字

6、节的数据，对硬盘来说就是写一个扇区，读亦然。文件系统为了增强应用程序的可移植性，同时为了方便对硬盘中的文件进行读写，必须对这些文件进行管理，对文件进行管理的软件以及被管理的文件被称为文件系统。从系统的角度看，文件系统是对存放文件的存储空间进行组织、分配，负责文件的读写，并对存入的文件进行保护和检索的系统，而从用户的角度看，文件系统为用户提供了按“名字”存取的机制。文件系统设计直接关系到对硬盘访问的性能，文件系统在PVR机顶盒中占有非常重要的作用。在机顶盒的硬盘中进行文件的存取具有以下的特点：●目前的机顶盒大

7、多数是在嵌入式系统上实现，嵌入式系统的资源有限；10●机顶盒的硬盘中存放的大多都是音、视频文件，而音、视频文件一般来说都比较大；●机顶盒存放的音、视频文件、数据文件是从有线电视网络中接收的，音、视频数据在网络中传输的速度较快。因此其文件系统的设计应从以下几方面进行考虑：1、硬盘空间的管理目前的硬盘可以容纳几十GB的数据，要把一个文件存放到硬盘，首先要考虑的是把这些数据存放到硬盘的什么地方，这就需要建立一个管理磁盘空间的登记表，它记录在硬盘中，那些地方已存数据，哪些地方未存数据。其次，文件系统存放数据一般都是

8、以簇为单位的，簇的大小一般为扇区大小的整数倍，因此，文件都是以簇为单位来分配磁盘空间的，簇大小的确定对于文件系统的性能有重要的影响，簇太大，那么一个文件即使只有一个字节，也要占据一个簇的空间，簇太小，一个文件有很多块组成，每读写一个磁盘块，都有寻道延迟和旋转延迟，从而导致文件的读写速度变慢。在机顶盒的硬盘中存放的大多都是音、视频等比较大的文件，另外，由于机顶盒对文件系统的存取速度的要求比较高，因此，机顶盒文件系统