摘要：隨著嵌入式技術(shù)的深入發(fā)展和廣泛應(yīng)用，瀏覽器已經(jīng)成為嵌入式終端的核心組成部分，它除了能夠完成網(wǎng)頁(yè)瀏覽的功能，還可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的形式呈現(xiàn)用戶界面（UI）。該文研究了一種嵌入式瀏覽器在數(shù)字電視UI中的應(yīng)用，首先介紹了嵌入式瀏覽器引擎及瀏覽器開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，深入研究了這種嵌入式瀏覽器的軟件系統(tǒng)架構(gòu)與嵌入式瀏覽器引擎的移植，最后介紹了移植函數(shù)接口。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；嵌入式瀏覽器；瀏覽器引擎；UI界面設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）31-7574-04

近年來(lái)，數(shù)字視頻廣播在我國(guó)得到了飛速發(fā)展。中央及各地方省臺(tái)的衛(wèi)星電視節(jié)目普遍采用了數(shù)字傳輸，數(shù)字電視由于其高效、方便及技術(shù)先進(jìn)而在全球范圍內(nèi)廣泛推廣。我國(guó)規(guī)劃將在2015年全面停止播放模擬電視節(jié)目。

隨著數(shù)字電視和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，瀏覽器已經(jīng)成為嵌入式終端的核心組成部分，它除了能夠完成網(wǎng)頁(yè)瀏覽的功能，還可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的形式呈現(xiàn)用戶界面（UI）。本文研究了一種嵌入式瀏覽器在數(shù)字電視UI中的應(yīng)用，首先介紹了嵌入式瀏覽器引擎及瀏覽器開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，深入研究了這種嵌入式瀏覽器的軟件系統(tǒng)架構(gòu)與嵌入式瀏覽器引擎的移植，最后介紹了移植函數(shù)接口。

1　嵌入式瀏覽器

1.1　嵌入式瀏覽器概述

近來(lái)，嵌人式技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，隨著人們對(duì)嵌人式系統(tǒng)的關(guān)注，嵌人式瀏覽器也浮出水面。嵌入式瀏覽器，是指能夠在資源受限的嵌入式設(shè)備上運(yùn)行的瀏覽器軟件，首先它是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息瀏覽器，支持Http或者Wap等其它傳輸協(xié)議、支持Html、Javascript或擴(kuò)展XML等標(biāo)記語(yǔ)言，可以完成網(wǎng)頁(yè)的瀏覽功能；其次適合在非PC的嵌入式信息設(shè)備中存在、運(yùn)行并完整實(shí)現(xiàn)通訊傳輸協(xié)議、標(biāo)記語(yǔ)言所規(guī)定的功能，能夠根據(jù)嵌入式設(shè)備的多樣性需要而方便地進(jìn)行裁減和修改，并滿足信息設(shè)備使用者對(duì)獲取文字、圖像、聲音、視頻等信息的需求。

瀏覽器最重要或者說(shuō)核心的部分是瀏覽器引擎，也就是我們說(shuō)的瀏覽器內(nèi)核。瀏覽器引擎分為排版引擎和JS引擎，排版引擎也稱為“頁(yè)面渲染引擎”，它負(fù)責(zé)整理信息加入CSS、取得頁(yè)面內(nèi)容（HTML、XML、圖像等），計(jì)算網(wǎng)頁(yè)的顯示方式，然后輸出到顯示器。所有網(wǎng)頁(yè)瀏覽器、電子郵件客戶端以及其它需要編輯、顯示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的應(yīng)用程序都需要排版引擎。JS引擎主要是解決用戶交互的問(wèn)題，主要有：捕捉事件，譬如用戶移動(dòng)鼠標(biāo)，在文本框里輸入文字，點(diǎn)擊按鈕等等；響應(yīng)動(dòng)作，改變頁(yè)面的內(nèi)容及顯示方式。

1.2　主流的嵌入式瀏覽器引擎

目前主流的瀏覽器引擎主要有以下幾種：

Trident：是微軟的窗口操作系統(tǒng)（Windows）搭載的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器——Internet　Explorer的排版引擎的名稱，Trident引擎被設(shè)計(jì)成一個(gè)軟件組件（模塊），使得其它軟件開(kāi)發(fā)人員很容易的將網(wǎng)頁(yè)瀏覽的功能加到他們自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序里。它的第一個(gè)版本隨著1997年10月Internet　Explorer第四版釋出，之后不斷的加入新的技術(shù)并隨著新版本的Internet　Explorer釋出。

Gecko：中文名“壁虎”，是由Mozilla基金會(huì)開(kāi)發(fā)的布局引擎的名字。Gecko是套開(kāi)放原始碼的、以C++編寫的網(wǎng)頁(yè)排版引擎。Gecko的作用是讀取諸如HTML、CSS、XUL和JavaScript等的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容，并顯示到電腦屏幕或打印出來(lái)。這套排版引擎提供了一個(gè)豐富的程序界面以供因特網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用程序使用，例如網(wǎng)頁(yè)瀏覽器、HTML編輯器、客戶端/服務(wù)器等等。Gecko是跨平臺(tái)的，能在Microsoft　Windows、Linux和Mac　OS　X等主要操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

WebKit：是一個(gè)開(kāi)源的瀏覽器引擎，WebKit　所包含的　WebCore　排版引擎和　JSCore　引擎來(lái)自于　KDE　的　KHTML　和　KJS，當(dāng)年蘋果比較了　Gecko　和　KHTML　后，仍然選擇了后者，就因?yàn)樗鼡碛星逦脑创a結(jié)構(gòu)、極快的渲染速度。

Presto：是一個(gè)由Opera　Software開(kāi)發(fā)的瀏覽器排版引擎，供Opera　7.0及以上使用。Presto取代了舊版Opera　4至6版本使用的Elektra排版引擎，包括加入動(dòng)態(tài)功能，例如網(wǎng)頁(yè)或其部分可隨著DOM及Script語(yǔ)法的事件而重新排版。

以瀏覽器引擎內(nèi)核來(lái)論，現(xiàn)在的全球?yàn)g覽器格局，基本上以IE的Trident內(nèi)核（也被稱為IE內(nèi)核）、Firefox的Gecko內(nèi)核以及Webkit三足鼎立，最晚發(fā)力的Webkit成長(zhǎng)最快。

2　嵌入式瀏覽器開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)

網(wǎng)頁(yè)布局，重新排版的技術(shù)：目前的網(wǎng)頁(yè)都是基于PC的瀏覽模式而開(kāi)發(fā)的，借助于鼠標(biāo)靈活的操控性，因而頁(yè)面布局排版相對(duì)密集，由于我們是近距離瀏覽網(wǎng)頁(yè)，字體樣式相對(duì)較小，并不適合直接搬移到電視機(jī)平臺(tái)上做遠(yuǎn)距離瀏覽使用，如何提取頁(yè)面中有用的信息、重新排版成適合于電視機(jī)平臺(tái)遠(yuǎn)距離觀看瀏覽，是電視機(jī)平臺(tái)瀏覽器開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

先進(jìn)的遙控交互技術(shù)：我們觀看電視節(jié)目一般是遠(yuǎn)距離觀看，因此數(shù)字電視瀏覽器需要遙控器的支持，而對(duì)于書(shū)房電視機(jī)或者廚房電視機(jī)，觸摸操作會(huì)更方便使用。在各種情況下，結(jié)合瀏覽器的排版顯示模式，開(kāi)發(fā)出適合各種場(chǎng)景的舒適的人機(jī)交互手段，提高用戶的體驗(yàn)觀感，也將是瀏覽器開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要技術(shù)方向。

3　一種嵌入式瀏覽器在數(shù)字電視UI中設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1　數(shù)字電視嵌入式瀏覽器軟件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在數(shù)字電視系統(tǒng)中，各種數(shù)字電視應(yīng)用都可以基于瀏覽器進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，嵌入式瀏覽器在數(shù)字電視軟件系統(tǒng)中占據(jù)越來(lái)越重要的地位。數(shù)字電視瀏覽器的研發(fā)，支持基于支持Web、Java　和Macromedia　Flash　技術(shù)開(kāi)發(fā)的各種數(shù)字電視業(yè)務(wù)應(yīng)用，同時(shí)以　W3C、ECMA、DVB-　MHP等面向?yàn)g覽器應(yīng)用的技術(shù)協(xié)議和歐洲D(zhuǎn)VB數(shù)據(jù)廣播技術(shù)協(xié)議為基礎(chǔ)，內(nèi)置DVB、DSM-　CC、OC協(xié)議及DVB功能模塊，通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)描述和參數(shù)規(guī)定，定義基于瀏覽器應(yīng)用的編程規(guī)范、傳輸和接收規(guī)范、解析與運(yùn)行規(guī)范，便于對(duì)數(shù)字電視功能模塊的開(kāi)發(fā)和對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用的統(tǒng)一支持管理。按照上述原則對(duì)數(shù)字電視嵌入式瀏覽器軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1：

底部為上層提供硬件環(huán)境，OS與驅(qū)動(dòng)程序。上層主要是一些通用協(xié)議，接口，通信機(jī)制，函數(shù)庫(kù)等。它們的主要功能為：

通信協(xié)議：主要由TCP/IP協(xié)議族及SI/PSI相關(guān)DVB協(xié)議層組成，用來(lái)與網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行交互通信。解析及排版顯示協(xié)議：主要功能是將HTML解析、JavaScript解析及CSS解析三個(gè)子模塊解析之后形成一顆完整的DOM樹(shù)，然后結(jié)合各個(gè)DOM節(jié)點(diǎn)的CSS屬性從上到下計(jì)算出可顯示節(jié)點(diǎn)的寬高度及顯示位置，調(diào)用接口顯示出來(lái)。

RTP：實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，提供實(shí)時(shí)的端對(duì)端的服務(wù)，RTP協(xié)議詳細(xì)說(shuō)明了在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞音頻和視頻的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包格式。RTSP：實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議體系中的一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。Socket：也稱作“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一個(gè)通信鏈的句柄。

XML：可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言，是一種標(biāo)記語(yǔ)言。它被設(shè)計(jì)用來(lái)傳送及攜帶數(shù)據(jù)信息，不用來(lái)表現(xiàn)或展示數(shù)據(jù)，而HTML語(yǔ)言則用來(lái)表現(xiàn)數(shù)據(jù)。Glib與Glibe是庫(kù)函數(shù)。

OPENGL：圖形用戶接口，是一些C程序函數(shù)接口（API），一個(gè)跨平臺(tái)的3D圖形跟模型庫(kù)；OPENGL/ES是基于OPENGL開(kāi)發(fā)的，去除多余的實(shí)現(xiàn)，增加了兩個(gè)可編程著色器：頂點(diǎn)著色器和片元著色器，增加了數(shù)據(jù)的處理速度和編程的靈活性。DirectFB：輕量級(jí)的硬件圖形加速庫(kù)，它集成了支持半透明的視窗系統(tǒng)以及在LinuxFramebuffer驅(qū)動(dòng)之上的多層顯示。它是以最小的資源開(kāi)銷來(lái)實(shí)現(xiàn)最高的硬件加速性能，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)為底層硬件不支持的圖形操作提供硬件抽象，主要支持2D功能。DBus：應(yīng)用程序間通信的消息總線系統(tǒng)

再上層通過(guò)中間層連接到ATV，DTV，DMP，媒體播放，3D引擎與應(yīng)用程序?qū)印?/p>

3.2　嵌入式瀏覽器引擎的移植

瀏覽器項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的核心工作是選定合適的瀏覽器引擎，并完成瀏覽器引擎的移植工作。以項(xiàng)目需求和實(shí)施方案為依據(jù)，通過(guò)對(duì)嵌入式瀏覽器相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的分析和研究，得出嵌入式瀏覽器移植的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

嵌入式瀏覽器通過(guò)一些接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)與其他模塊的通信，向下與底層驅(qū)動(dòng)模塊通信，完成基本的硬件驅(qū)動(dòng)、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理等工作，向上與應(yīng)用層通信，并提供圖形、網(wǎng)絡(luò)、PLUG-IN等接口。其它應(yīng)用可以通過(guò)PLUG-IN接口或者直接用HTML，Javascript及其擴(kuò)展語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在瀏覽器引擎移植工作完成之后，針對(duì)于瀏覽器引擎為系統(tǒng)平臺(tái)帶來(lái)Web　App和Hybrid　App兩個(gè)技術(shù)方向：

1）針對(duì)于Web　App技術(shù)方向，需要開(kāi)發(fā)出獨(dú)立的通用瀏覽器程序，核心技術(shù)在于如何提高通用瀏覽器在電視機(jī)遙控系統(tǒng)中的用戶體驗(yàn)效果。

2）針對(duì)于Hybrid　App技術(shù)方向，由于Web的內(nèi)容大多情況下是以Native　App的附屬內(nèi)容存在，因此應(yīng)用程序的UI方面以及交互控制方面應(yīng)以本機(jī)UI系統(tǒng)及交互控制系統(tǒng)為主。

對(duì)于以上開(kāi)發(fā)內(nèi)容，將分別形成兩種不同的開(kāi)發(fā)方向：使用瀏覽器負(fù)責(zé)UI及交互控制、不使用瀏覽器負(fù)責(zé)UI及交互控制。我們這里只研究第一種情況，如圖3。

使用瀏覽器負(fù)責(zé)UI及交互控制的開(kāi)發(fā)方向，即是我們開(kāi)發(fā)的瀏覽器的思想，上層應(yīng)用程序?qū)?huì)統(tǒng)一使用HTML+CSS+JavaScript來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)發(fā)成本低、跨平臺(tái)和終端、迭代更新容易；缺點(diǎn)是瀏覽的體驗(yàn)短期內(nèi)還無(wú)法超越原生應(yīng)用、消息推送不夠及時(shí)、調(diào)用本地文件系統(tǒng)的能力弱、不支持離線模式。對(duì)于合作開(kāi)發(fā)來(lái)講，合作思路可以依據(jù)我們選定瀏覽器引擎的情況下，由合作方完成瀏覽器開(kāi)發(fā)以及基于我們的3D引擎中間層完成UI及交互控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與集成工作。

4　瀏覽器移植主要API函數(shù)接口介紹

本文介紹的這種嵌入式瀏覽器定義了一組較為完整的、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口API，保證了應(yīng)用的互操作性和平臺(tái)無(wú)關(guān)性，使得數(shù)字電視業(yè)務(wù)應(yīng)用能獨(dú)立于硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)，使其開(kāi)放性和移植性更強(qiáng)。

主要API函數(shù)接口介紹如下：

5　結(jié)束語(yǔ)

本文基于嵌入式瀏覽器的應(yīng)用已在數(shù)字電視上移植成功。實(shí)踐證明由嵌入式瀏覽器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使UI設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)，可以減少UI變化帶來(lái)的代碼更新。

嵌入式瀏覽器還有許多應(yīng)用空間，如電子節(jié)目指南（EPG）、視頻點(diǎn)播（VOD）和增強(qiáng)廣告、IP電話和可視電話等。根據(jù)實(shí)際需求開(kāi)發(fā)各種基于數(shù)字電視的增值交互業(yè)務(wù)，開(kāi)發(fā)更多的互動(dòng)節(jié)目、游戲娛樂(lè)節(jié)目、各類針對(duì)性的咨詢節(jié)目以及服務(wù)應(yīng)用將會(huì)大大推動(dòng)數(shù)字電視的推廣與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]　董春岳.數(shù)字電視機(jī)頂盒廣播式瀏覽器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2010：57-70.

[2]　石功恒，陳建勛.基于Linux的嵌入式瀏覽器的研究[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2011，30（10）：95-97.

[3]　龐恒志.基于WebKit的嵌入式瀏覽器研究與移植[D].成都：電子科技大學(xué)，2010：20-44.

[4]　楊超，雷航.一種數(shù)字電視機(jī)頂盒瀏覽器中間件設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009，25（2-3）：197-199.

[5]　周正勇，陽(yáng)富民，胡貫榮.一種嵌入式瀏覽器的核心技術(shù)及特色[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2003，24（3）：21-23.