图2 中间件在数字电视中的位置

3 Java与Java虚拟机
3.1 Java简介
　　对于大多数开发语言,需要编译或解释。但是Java语言与那些需要编译或解释的语言比起来较特殊。通过编译器, 首先程序被翻译为一种称为Java bytecode的中间语言,一种在Java平台上被解释器解释的平台独立代码。解释器解释计算机上所有的Java bytecode指令。一旦编译完成,在程序每次执行时,系统都会发生一次解释过程。图3演示了该过程。

图3 Java程序的执行过程

　　每个Java解释器,不管是一个开发工具或者是一个运行applet小程序的web浏览器,都是Java虚拟机的实现形式。Java bytecodes 使得“一次编写,随处运行”这种时髦观点成为可能。bytecodes 能够运行在任何一种Java虚拟机形式上,这就意味着只要计算机上安装有Java虚拟机, 那么同样的一个Java程序可以运行在 Windows 2000系统、 Solaris 工作站或者一个Mac系统上。
3.2 Java平台
　　一个平台是程序运行的硬件或者软件环境。刚才已经提到了一些比较流行的平台,如Windows 2000、 Linux、Solaris和Mac OS。大多数平台可以认为是硬件和操作系统的联合体。 Java与其他平台不同,因为它只是一个运行在其他硬件平台基础上的软件平台。Java平台有两个组件:JavaVM和JavaAPI。图4为Java平台结构图。

图4 Java平台结构图

3.3 J2ME平台
　　Java发展至今已推广到各种平台,针对不同应用平台SUN公司开发了四个版本的Java运行环境,其中如PDA、STB这样的硬件运算能力不高且存储有限的各式消费性电子产品专门提出了J2ME版本。
　　J2ME定义了一套Java的运行环境和开发环境,它包含安装在各类消费性电子设备中的Java虚拟机和特别为了各类消费性电子设备中的核心类库。而J2ME的主要应用则可以分为两大类:个人移动设备和共享固定设备。前者在Configuration层使用CLDC,其所应用的终端设备包括移动电话等,在人机接口上比较精简且内存需求较小。后者在Configuration层使用CDC,如车用导航、娱乐设备、数字电视机顶盒等。图 5为J2ME平台结构。

图5 J2ME平台结构

4 移植与实现过程
　　笔者所做的工作就是将JavaVM的CDC&Foundation移植到前述框图所描述的数字电视机顶盒上,见图6。

图6 移植方案

4．1方案
　　我国的数字电视中间件标准明确指出中间件系统要采用Java虚拟机,提供Java应用程序标准接口,使用Java语言编写交互式应用程序。根据该标准,结合有线电视机顶盒的硬件环境和操作系统等特征,提出了基于有线电视机顶盒的数字电视中间件的实现方案。
4．2 方案的实现
　　采用SUN公司在其主页上公布的免费的Java虚拟机软件实现代码,经过各方面的修改移植到现有的数字电视机顶盒上。
4．2．1 环境搭建
　　(1)通过修改源码中的build目录下的相关make文件,使得虚拟机源代码的运行环境得以正确搭建在机顶盒上,为下一步的代码调试奠定基础。主要表现在编译器名称以及路径、文件后缀名和JDK工具包路径。为了减少初期移植工作的难度,相应地简化修改了一些生成Java虚拟机可执行代码的选项。
　　(2)根据现有数字电视机顶盒具体的硬件配置,主要根据flash的大小修改了相应的硬件配置文件。
4．2．2 代码调试
　　在正确搭建了编译调试环境后,做代码的调试。主要有以下几个方面的修改和代码重写:
　　(1)与操作系统相关的修改。数字电视机顶盒采用ST公司提供的嵌入式实时操作系统OS20,而源代码中是基于Linux操作系统。修改关于task结构的定义和使用。另外在OS20操作系统内核代码中的关于支持可变参数的定义也与Linux中的不同,也要做相应修改。
　　(2)与CPU有关的修改。主要是将源代码中用X86汇编指令写的汇编文件CVMjniInvokeNative.S用自行设计的C2汇编指令实现。由于ST20-C2提供的寄存器较少,在实现中采用了局部变量完成数据的存储和传递。