摘 要 隨著電子消費(fèi)類設(shè)備需求的不斷增加以及internet數(shù)字媒體內(nèi)容的迅猛發(fā)展，家庭網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字媒體內(nèi)容開始持續(xù)增長，人們更加迫切地需要增強(qiáng)對等通信與信息共享的能力。本文描述了一種基于ixp網(wǎng)絡(luò)處理器架構(gòu)的數(shù)字家庭媒體中心系統(tǒng)（dhmcs）的設(shè)計及其實(shí)現(xiàn)。

    關(guān)鍵詞 arm，家庭媒體系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)，nmpr，upnp

    1 引 言

    1.1 數(shù)字家庭的廣泛應(yīng)用

    數(shù)字技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展正不斷產(chǎn)生眾多的數(shù)碼產(chǎn)品，從個人電腦、手機(jī)、pda到mp3、數(shù)字電視、dvd、dv/dc，數(shù)字家電產(chǎn)品已經(jīng)步入了人們的日常生活之中。同時，寬帶通信與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及也極大地促進(jìn)了數(shù)字媒體內(nèi)容的發(fā)展。因此，構(gòu)建一個寬帶接入、內(nèi)部互聯(lián)、內(nèi)容共享的數(shù)字家庭媒體中心的需求也變得日益突出。

    根據(jù)idc的定義，數(shù)字家庭是指可以實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部所有設(shè)施控制并可得到反饋信息，聲音、文字、圖像信息可在不同家用設(shè)備上共享，并可隨時隨地實(shí)現(xiàn)這些控制與信息共享[1]。idc的最新報告表明，至2008年數(shù)字家庭市場直接帶來的網(wǎng)絡(luò)、終端等相關(guān)軟/硬件的投資將超過100億美元，其中雙向機(jī)頂盒2008年約安裝3 300百萬臺，年復(fù)合增長率將達(dá)到311.7％，智能家庭網(wǎng)關(guān)由于其數(shù)字家庭高端解決方案的市場定位，2003～2008年的年復(fù)合增長率將高達(dá)89.4％[1]。因此，數(shù)字家庭媒體中心的推廣必將會產(chǎn)生巨大的附加產(chǎn)值，帶來巨大的發(fā)展?jié)摿Α?994年數(shù)字家庭概念的誕生，到今天數(shù)字家庭市場的正式啟動；從“維納斯”計劃的推出，到通用即插即用論壇（upnp，universal plug and play）、數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（dlna，digital life network alliance）的成立，經(jīng)過十余年的發(fā)展，數(shù)字化生活已進(jìn)入了真正的發(fā)展期。

    1.2 arm技術(shù)的發(fā)展

    嵌入式系統(tǒng)源自80年代以來的8位單片機(jī)技術(shù)。在90年代后期，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的日常生活進(jìn)入了后pc時代，許多電子設(shè)備需要tcp/ip網(wǎng)絡(luò)功能和更智能、更強(qiáng)大的計算能力，如語音、音頻、視頻的數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸，圖形界面和觸摸屏技術(shù)，無線控制技術(shù)和相應(yīng)的軟件協(xié)議等。因此，對功能更強(qiáng)大的嵌入式處理器的需求也變得越來越突出。arm作為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的32位處理器體系結(jié)構(gòu)，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、無線通信、成像和安全等各類應(yīng)用領(lǐng)域，并成為多個應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)cpu，arm技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的各個方面。

    采用arm技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（ip）核的微處理器目前包括：arm7系列、arm9系列、arm9e系列、arm10e系列、securcore系列、strongarm系列和xscale系列。它們的共同特點(diǎn)是：體積小，功耗低，成本低，性能高；支持thumb（16位）/arm（32位）雙指令集，能很好地兼容8/16位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大部分?jǐn)?shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；指令長度固定。除了具有上述共同特點(diǎn)之外，每個系列還具有各自的特色和應(yīng)用領(lǐng)域。其中，arm7、arm9、arm9e和arm10e為4個通用處理器系列，每個系列提供一套相對獨(dú)特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求；securcore系列專門為安全性要求較高的應(yīng)用而設(shè)計，如電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)證系統(tǒng)等領(lǐng)域；intel公司的strongarm系列融合了intel的設(shè)計和處理技術(shù)以及arm體系結(jié)構(gòu)的電源效率，在軟件上兼容armv4體系結(jié)構(gòu)，同時還采用了具有intel自身優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)，適用于便攜式通信和消費(fèi)類電子領(lǐng)域；intel公司的xscale系列是基于armv5te體系結(jié)構(gòu)的解決方案，具有高性能、高性價比、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，適用于數(shù)字移動電話、個人數(shù)字助理和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等領(lǐng)域。

    2 數(shù)字家庭媒體中心系統(tǒng)的設(shè)計

    隨著電子消費(fèi)類設(shè)備需求的不斷增加（如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、mp3播放器和高清dvd等設(shè)備）以及internet數(shù)字媒體內(nèi)容的迅猛發(fā)展，家庭網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字媒體內(nèi)容開始持續(xù)增長，人們更加迫切地需要增強(qiáng)對等通信與信息共享的能力。為了滿足數(shù)字媒體在家庭內(nèi)部以及外部internet充分流通和共享的需求，我們開發(fā)了一種高性價比的數(shù)字家庭媒體中心系統(tǒng)(dhmcs，digital home media center system)。該系統(tǒng)結(jié)合intel的ixp網(wǎng)絡(luò)處理器和ess多媒體解碼芯片，無縫地連接家庭內(nèi)部的個人電腦和家電，并通過以太網(wǎng)/無線網(wǎng)絡(luò)連接家庭外的寬帶internet，在家庭環(huán)境內(nèi)/外共享數(shù)字媒體內(nèi)容，能夠?qū)Χ喾N媒體格式進(jìn)行管理、存儲、顯示以及分配，提供集成的數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用以及自動控制與遠(yuǎn)程管理等功能。

    圖1描述了dhmcs系統(tǒng)的整體框架。它通過dhcp協(xié)議、p